SFB 378 Einstiegsseite SFB 378 Beschreibung SFB378 Mitarbeiter SFB 378 Publikationen SFB 378 Ansprechpartner


A
RATIO
VEVIAG
REAL

B
OMEGA
READY
KnAc
PERFORM

C
NEP
LISA
NEGRA
CHORUS

SFB 378 Vorhaben für die dritte Förderungsperiode

Teilbereich A: Modellierung

A3 VEVIAG: Verbales und visuelles Arbeitsgedächtnis: Integration und Updating multimodaler Information in dynamischen Umgebungen

Antragsteller: Johannes Engelkamp / Hubert Zimmer (Psychologie)

In der bisher überwiegend verwendeten Konzeption des Arbeitsgedächtnisses wurden drei Systeme postuliert: eine eher globale Koordinationsinstanz und zwei Subsysteme, die auf die Speicherung phonologischer bzw. visuell-räumlicher Information spezialisiert sind. Die Leistungsgrenzen dieser drei Systeme wurden als die eigentlichen das Arbeitsgedächtnis begrenzenden Ressourcen betrachtet. Unsere Arbeiten haben gezeigt, daß diese Konzeption zu sehr vom Reizinput ausgeht. Man darf die Informationsspeicherung nicht reizspezifisch betrachten, sondern man muß dies aufgabenspezifisch tun und man muß multiple Repräsentationen zulassen, die jeweils spezifische Constraints haben. Dies hat sich besonders eindrücklich dort gezeigt, wo eine bestimmte Ressource (System) nicht mehr zur Verfügung stand. Es wurde auf andere Informationen zurückgegriffen, die unter Umständen weniger effizient genutzt werden konnten, die aber dennoch eine Leistung ermöglichen. Nimmt man diese veränderte Perspektive ein, ergeben sich Ressourcenbeschränkungen aus der Effizienz einzelner Informationstypen und durch Interferenz, die durch Ähnlichkeit aufgabenirrelevanter Informationen bedingt wird. Durch diese veränderte Sichtweise, Informationstypen anstatt Systeme zu berücksichtigen, weitet sich auch die Betrachtung auf andere Arten als einen visuellen und verbalen Input aus. Über die Änderungen in der theoretischen Betrachtungsweise hinaus, haben unsere Arbeiten zu den Pfadrelationen eine Einschränkung des Modells aufgedeckt, die theoretisch wie empirisch unbefriedigend ist. Sie besteht in der Art der bisher benutzten Gedächtnisaufgaben. Meist wurden statische Bedingungen untersucht, während theoretisch von raum-zeitlichen Informationen und damit dynamischen Situationen die Rede ist. Die Verarbeitung sich raum-zeitlich verändernder Information wurde bisher so gut wie nicht als Leistungen des Arbeitsgedächtnisses untersucht. Solche Aufgaben dienten höchstens einmal als Nebenaufgaben. Dieses Defizit möchten wir beheben.

A4 REAL: Dialogische multimodale Interaktion in Augmented Reality und Ubiquitous Computing Umgebungen

Antragsteller: Wahlster (Informatik)

In der zweiten Förderungsperiode wurden im Projekt REAL zwei Szenarien der ressourcenadaptiven Lokalisation mithilfe von mobilen Geräten untersucht, einerseits ein Fußgängernavigationssystem auf Basis eines tragbaren Computers mit GPS und HMD, andererseits ein Gebäudenavigationssystem auf Basis tragbarer PDAs. Diese beiden Szenarien erwiesen sich als besonders ergiebig im Blick auf beschränkte Ressourcen, sowohl technischer als auch kognitiver Art. Mobile Geräte haben technisch sehr stark beschränkte Ressourcen, einerseits bezüglich Rechenleistung und Speicher, andererseits auch bezüglich der verfügbaren Datenübertragungskanäle. Ihre Ein- und Ausgabemittel sind ebenfalls extrem beschränkt und engen so den Übertragungskanal zum Menschen ein. Der menschliche Benutzer schließlich befindet sich nicht mehr in einer bekannten statischen Umgebung und ist somit selbst stark schwankenden Beschränkungen ausgesetzt, sowohl bezüglich seiner eigenen kognitiven Ressourcen als auch seiner Interaktionsmöglichkeiten mit dem mobilen Gerät. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten beiden Förderungsperioden sollen deshalb verstärkt mobile Interaktionssituationen auf verschiedenen Ebenen untersucht werden, und zwar auf Ebene der Interaktionstechniken, -metaphern und des gesamten Dialogs. Auf Ebene der Interaktionstechniken ist damit zu rechnen, daß mit zunehmender Miniaturisierung und Verbreitung mobiler Geräte diese immer weiter in Alltagsgegenstände integriert sein werden. Der Begriff der Interaktion muß daher in Zukunft weiter gefaßt werden und neben Sprache, Bildschirm, Tasten und Stiften auch völlig neuartige Eingabegeräte oder neue Techniken mit Alltagsgeräten einbeziehen. Auf der Ebene der Interaktion muß untersucht werden, welche neuen Metaphern sich unter Benutzung neuer Eingabetechniken und Nutzungskontexte ergeben und wie diese Metaphern an beschränkte technische und kognitive Ressourcen adaptierbar sind. Auf der Ebene der Dialogplanung soll untersucht werden, wie sich die in der zweiten Förderungsperiode entwickelten Verfahren zur Dialogplanung auf die neuen Interaktionstechniken und -metaphern in Ubiquitous Computing und Augmented Reality Umgebungen übertragen lassen und wie symbolische und stochastische Verfahren hier sinnvoll kombiniert werden können. Methodisch steht die Untersuchung von Stochastische und Symbolische Anytimeverfahren für die multimodale Interaktionsplanung im Vordergrund.

Teilbereich B: Architektur

B1 OMEGA: Eine multiagentenbasierte ressourcengesteuerte Architektur für ein mathematisches Assistenzsystem

Antragsteller: Jörg Siekmann, Christoph Benzmüller, Erica Melis (Informatik)

Der Schwerpunkt des SFB-Projekts OMEGA in der vergangenen Förderungsperiode lag aufder Weiterentwicklung der Beweisplanung unter Einbezug von domänenspezifische Kontroll- und Steuerungswissen. Verschiedene traditionelle Deduktionskomponenten, die als externe Systeme in OMEGA mittels der eigens entwickelten MATHWEB Architektur verteilt ueber das Internet angesteuert werden können, wurden zudem erfolgreich in den Planungsprozess integriert. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes sowie seine kognitionswissenschaftliche Legitimation wurde anhand einer umfangreichen Analyse von Grenzwertssätzen aufgezeigt. Ferner wurde OMEGA's strukturierte Datenbank mathematischer Fakten und Beweismethoden weiter ausgebaut. Zur Zeit wird diese übertragen in die neu entstehende offene, Internet-basierte mathematische Wissensbank MBASE. Parallel zum Beweisplanen wurde ein ressourcenadaptiver Vorschlagsmechanismus entwickelt mit dem Ziel den interaktiven OMEGA-Benutzer stärker bei der Kommunikation mit dem System zu unterstützen. In der folgenden Förderungsperiode sollen einerseits die erzielten Erfolge auf dem Gebiet der Beweisplanung weiter ausgebaut und durch Fallstudien in alternativen mathematischen Domänen untermauert werden. Dazu wird die Weiterentwicklung der Meta- und Strategie Ebene in OMEGA's Beweisplaner eine verbesserte und flexiblere Integration externer Systeme, sowie die Akquisition weiteren Methoden- und Kontrollwissens erforderlich sein. Andererseits soll aber auch der Benutzer stärker in den Planungsprozess einbezogen werden. Dazu bietet es sich an, die derzeitige sequentielle Basis des Beweisplaners durch den verteilten und ressourcenadaptiven Vorschlagsmechanismus zu ersetzen. Durch diesen Schritt wuerde auch eine flexiblerer Integration externer Systeme, da diese nun auch innerhalb des Planungsprozesses verteilt und ressourcenadaptiv angesteuert werden können. Die Arbeitsschwerpunkte im Einzelnen:
  • Steuerung der Beweissuche durch Meta-Reasoning
  • Fallstudie
  • Architektur für reaktives ressourcenadaptives Beweisplanen
  • Grundlagen für das automatische Lernen von Domänenwissen

B2 READY: Inferenz, Entscheidung und Lernen für situierte Interaktion

Antragsteller: Wahlster (Informatik)

Mit der zunehmenden Mobilität interaktiver Systeme wird die Situation des Gebrauchs zu einem immer wichtigeren Faktor, der die Qualität der Interaktion bestimmt. Einerseits beeinflußt die Situation die Beanspruchung der kognitiven Ressourcen des Benutzers; andererseits stellt sie externe Ressourcen zur Verfügung. Vor diesem Hintergrund sollen nun folgende neue Fragestellungen untersucht werden:
  1. Lernen allgemeiner Benutzermodelle anhand echter Gebrauchsdaten In vielen praktischen Situationen können aber keine experimentellen Daten für die Benutzermodellierung erhoben werden, die der tatsächlichen Benutzungssituation hinreichend gerecht werden. In diesem Fall bietet sich die Verwendung echter Benutzungsdaten an. Das Lernen allgemeiner Benutzermodelle anhand solcher Daten wirft aber eine Reihe von bisher nicht gelöster Probleme auf.
  2. Situationsabhängiger Aufbau kausaler Modelle Bisher wurde eine beschränkte Anzahl kausaler Modelle für die Inferenzen des Systems verwendet. Bei einer großen Vielfalt möglicher Dialogsituationen ist es dagegen nicht vorherzusehen, welche Modelle erforderlich sein werden. Es ist deshalb zu untersuchen, wie kleinere, früher entwickelte Teilmodelle situationsabhängig kombiniert werden können.
  3. Integration von Information aus Sensoren Fortschritte bei der Miniaturisierung haben Sensoren ergeben, die es mobilen Systemen ermöglichen, physiologische Daten über den Benutzer oder Daten aus der Umgebung zu verwerten. Es wurden dabei Verfahren entwickelt, um aufgrund von Sensordaten spezifische Inferenzen über den Benutzer oder die Situation zu machen. Diese Verfahren müssen mit den bisher in READY verwendeten Methoden integriert werden.
  4. Auswertung von Spracherkennungsergebnissen In der vergangenen Föderperiode wurden Symptome von Ressourcenbeschränkungen des Benutzers in der Spracheingabe des Benutzers mit diagnostischem Wert identifiziert. In Zusammerarbeit mit den computerlinguistischen Projekten soll nunmehr im
  5. Integrationsszenario Flughafen untersucht werden, ob Spracherkennungsergebnisse zur Analyse der Ressourcenlage verwendet werden können.

B3 STRESS: Strategiewahl unter Ressourcenbeschränkungen

Antragsteller: Tack (Psychologie)

Die bislang im Projekt "Wissenserwerb und Wissensnutzung" durchgeführten Untersuchun-gen zum Einfluß von Ressourcenbeschränkungen auf den Wissenserwerb und zur unter-schiedlichen Nutzung der jeweils resultierenden Wissensinhalte bei einer anschließenden Aufgabenbearbeitung sollen in einem Vorhaben fortgesetzt werden, das die Wahl kognitiver Strategien bei beschränkten Ressourcen ins Zentrum der Fragestellungen rückt. Diese Ver-schiebung des Arbeitsschwerpunktes legt die angegebene Titeländerung nahe. Das Forschungsvorhaben basiert auf Befunden, die deutlich zeigen, dass Ressourcen-beschränkungen unterschiedliche Strategien bei der Bearbeitung kognitiver Aufgaben nahele-gen. Zusammenhänge zwischen Ressourcen-Restriktionen einerseits und resultierenden Leistungen andererseits hängen unter anderem davon ab, wieweit die jeweilige Strategiewahl bestimmten Rationalitätskriterien genügt. Eine Strategiewahl ist "ressourcenadaptiv", wenn sie bei gegebener Konfiguration von Ressourcenbeschränkungen die zu erzielende Leistung optimiert.

Im Zentrum des Projektes stehen

  • die empirisch Untersuchung von Bedingungen, unter denen es zu ressourcen-adaptiven
  • Strategiewahlen kommt, und
  • die Entwicklung von Modellen zur Erklärung solcher Strategiewahlen.
Zum Fortsetzungsprojekt gehören sowohl
  • theoretische Fragestellungen als auch
  • empirische Forschungsfragen und einige
  • praxisorientierte Anwendungsfragen.
Im theoretischen Teil geht es am Beispiel des Wissenserwerbs mit ausgearbeiteten Beispielaufgaben aus der Kombinatorik zum einen um
  • Beschreibungsdimensionen für mögliche Strategien der Beispielnutzung, um die
  • kognitive Modellierung alternativer Strategien und um die
  • Entwicklung von Modellen für Strategiewahlprozesse.
Empirische Arbeiten untersuchen
  • Möglichkeiten der Erfassung unterschiedlicher Strategiearten,
  • empirische Indikatoren zur Unterscheidung zwischen automatisierten und deliberativen
  • Strategiewahlprozessen,
  • Effekte der Vermittlung von Strategiewissen auf das Auswahlverhalten und
  • interindividuelle Unterschiede in der Fähigkeit zur ressourcenadaptiven Strategiewahl.
Anwendungsbezogen soll versucht werden, aus den anfallenden Ergebnissen Vorschläge zur Verbesserung des Instruktionsdesigns hypermedialer Lernumgebungen abzuleiten und zu erproben. Das skizzierte Fortsetzungsprojekt benötigt die gleiche Personalausstattung wie bisher; es soll mit Ende des Jahres 2003 abgeschlossen werden.

B4 PERFORM: Performanzmodellierung für deklarative Grammatikmodelle

Antragsteller: Uszkoreit (Computerlinguistik)

Im laufenden Bewilligungszeitraum ist es dem Projekt Perform gelungen, in enger Kooperation mit Partnern in Tokio und Stanford und am DFKI, erstmals eine wirklich effiziente tiefe grammatische Verarbeitung auf der Basis der HPSG zu verwirklichen. Grundlage des Erfolgs war die Kombination von großen linguistisch Grammatiken mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden zur Evaluation und Weiterentwicklung von hochperformanten Parsern. Eine zentrale Komponente dieser Methodologie waren gemeinsame Testdatenbanken, d.h., komplex annotierte Benchmarks, sowie die Einigung auf einen gemeinsamen Formalismus und Diagnosegrammatiken. Im Projekt PERFORM wurde auch der Parser entwickelt, der heute in Speicher- und Laufzeiteffizienz weltweit an der Spitze liegt. Zudem wurde in dem Projekt eine Datenbank linguistisch annotierter Beispielsätze für nachgewiesene psycholinguistische Effekte bei der menschlichen Satzverarbeitung aufgebaut, die jetzt bereits ein breites Spektrum an interessanten Phänomenen abdeckt. Im Fortsetzungsprojekt soll der Schwerpunkt der Performanzmodellierung auf der Robustheit liegen. Schwerpunkte sind daher die partielle syntaktische Verarbeitung, das schrittweise Erlernen von lexikalischen Typen und Konstruktionen und eine Schnittstelle zu einer robusten semantischen Verarbeitung, die in der Perspektive eine zeitliche Kaskadierung der Prozesse erlaubt. Ein wichtiger Bestandteil soll der systematische Vergleich mit den Ergebnissen von Partnerprojekten in Stanford, Tokio und Brighton sein. Wenn es der "C Komponente" des SFB gelingt, sich auf eine gemeinsame Aufgabenstellung, d.h. auch auf gemeinsame Texte und Verarbeitungsziele zu einigen, dann wird das Projekt diesem gemeinsamen Vorhaben eine deutsche HPSG und eine flexible Schnittstelle zur Semantikkonstruktion zur Verfügung stellen. In diesem Fall sollten die folgenden Komponenten zum Einsatz kommen: Entwicklungsumgebung LKB, Oz-basierte Verarbeitung mit nebenläufigen Constraints, die deutsche HPSG aus Verbmobil. Man könnte untersuchen, wie sich die Verarbeitungszeiten mit denen des Laufzeitsystems PET vergleichen.

Teilbereich C: Berechnung

C1 NEP: Statisch getypte Programmierumgebung für nebenläufige Constraints

Antragsteller: Smolka (Informatik)

Das NEP-Projekt soll in der nächsten SFB-Phase im bisherigen Umfang (2 Mitarbeiterstellen) weitergeführt werden. In der zweiten Förderperiode wurde eine Programmiersprache Alice entwickelt, die aufbauend auf einem statisch getypten funktionalen Kern wesentliche Elemente der dynamisch getypten Sprache Oz realisiert. Dazu gehören nebenläufige Transienten, dynamisch geladene Komponenten sowie Persistenz und Verteilung für Datenstrukturen höherer Ordnung. Das für Alice entwickelte Typsystem erweitert die von ML her bekannten Typkonzepte um Typklassen und reflektive Funktoren mit dynamischer Typprüfung. Aufbauend auf der virtuellen Maschine von Mozart (unserer Oz Implementierung) wurde ein Programmiersystem für Alice realisiert. In der nächsten Förderperiode soll Alice um die Constraint-Konzepte von Oz erweitert werden. Damit stünde erstmals eine statisch getypte nebenläufige Constraintsprache zur Verfügung. Insgesamt streben wir an, die Implementierung von Alice soweit auszubauen, dass die Vorraussetzungen für die Migration der Oz-Anwendungen des SFBs gegeben sind.

C2 LISA: Tutorielle Kommunikation für ein mathematisches Assistenzsystem

Antragsteller: Manfred Pinkal, Jörg Siekmann, Christoph Benzmüller (Computerlingustik/Informatik)

Im SFB-Projekt OMEGA wird ein mathematisches Assistenzsystem entwickelt, bei dem die Beweisplanung in Interaktion mit dem menschlichen Benutzer zunehmend in den Mittelpunkt rückt. Die SFB-Projekte CHORUS und LISA haben die tiefe semantische Verarbeitung (Analyse und Auswertung) natürlich-sprachlicher Eingaben zum Gegenstand, wobei Robustheit und Adaption an Zeitbeschränkungen, wie sie im Dialog gebraucht werden, eine zunehmende Rolle spielen. Auf den Resultaten dieser beiden Projektzusammenhänge soll ein Projekt aufsetzen, das eine tutorielle, Dialog-basierte Erklärungskomponente für mathematische Beweispläne zum Ziel hat. Aus Sicht der Beweisplanung ist dieses Projekt motiviert durch die Perspektive das im Gegensatz zum traditionellen Beweisverfahren explizit verfügbare domänenspezifische mathematische Wissen als fruchtbare Grundlage für einen tutoriellen Dialog verwenden zu können. Eine am Benutzer orientiertes, dialog-basiertes Erklärungssystem für Beweispläne soll mittelfristig auch zur Verbesserung der immer noch recht dürftigen Akzeptanz von Deduktionssystemen in der Mathematik und der Mathematikausbildung beitragen. Die enstehende Komponente kann dann später auch zur Erklärung partieller Beweispläne nutzbar gemacht werden, mit dem Ziel eine kooperative Problemlösung zwischen Mathematiker und Maschine auf abstrakter Kommunikationsebene besser zu unterstützen. Das Verstehen und die Generierung von Dialogen in dem beschriebenen Kontext wird dadurch erschwert, dass die Dialogsituation sich während des Problemlösens (Beweisplanens) ändert. Außerdem ergeben sich zusätzliche Anforderungen an den Dialog daraus, dass nicht nur vorgegebene Dialogsituationen existieren, sondern auch solche, die durch oder für die Anwendung eines externen Systems, wie etwa eines Beweisplaners oder Constraintlösers, entstehen. Um Vorschläge für das weitere Vorgehen machen zu können, sollte die Dialogkomponente das Meta-Reasoning, das der Beweisplaner benutzt, um zu entscheiden, was als nächstes zu tun ist, dem Benutzer in einer geeigenten Form kommunizieren. Um zu erklären, wieso ein vom Benutzer vorgeschlagener Beweisschritt (letztlich) nicht zum gewünschten Erfolg führen wird, muss die Dialogkomponente beispielsweise den Beweisplaner aufrufen können, der dann den vorgeschlagenen Weg exploriert und dann eventuell zu einem Punkt gelangt, an dem der Beweis nicht weiterführbar ist. An dieser Stelle kann dann der Fehler analysiert und kommuniziert werden. Die Analyse durch das Meta-Reasoning des Beweisplaners ist notwendig, um zu kommunizieren, welche Möglichkeiten es für den Benutzer gibt, den Beweis erfolgreich zu modifizieren.

C3 A NEGRA: Statistische Modelle einer ressourcenadaptierten Satzverarbeitung

Antragsteller: Uszkoreit/Brants (Computerlingustik)

Im Projekt NEGRA (Nebenläufige Grammatische Verarbeitung) wurden nebenläufig contraint-basierte und kaskadierte statistische Methoden für ein hybrides Modell der syntaktischen Verarbeitung entwickelt. Dazu gehört ein effizienter Dependenzparser in Oz, der das Potential der nebenläufigen Verarbeitung mit geschickt eingesetzter Constraint-Propagierung für die Suchraumkontrolle demonstriert. Die statistische Verarbeitung mit kaskadierten Markov-Modellen hat zu einem Tagger/Parser geführt, der in seiner Erkennungsleistung alle vergleichbaren Systeme übertrifft. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist die erste Baumbank des Deutschen, ein großes syntaktisch annotiertes Korpus deutscher Schriftsprache, das von mehr als dreißig akademischen und industriellen Forschungszentren für die Forschung erworben wurde. Die Baumbank hat sich in empirischen Untersuchungen zur Extraposition und zur Wortstellung sowie in Anwendungsprojekten bewährt. Es konnte überdies demonstriert werden, wie durch eine durchdachte Beschränkung des syntaktischen Arbeitspeichers die Parsingergebnisse verbessert werden konnten. Im Anschlußprojekt sollen die Methoden der statistischen Sprachverarbeitung weiterentwickelt werden. Dazu gehört die Erweiterung des kaskadierten Markov-Modell-Ansatzes um echte syntaktische Rekursivität. Ein weiteres Forschungsgebiet ist das Erlernen von weicher syntaktischer Kombinatorik aus der Baumbank. So sollen weiche Dependenz-Constraints und die Wortstellung induziert werden. Ein weiteres Forschungsgebiet, auf dem die ersten erfolgversprechenden Schritte bereits unternommen wurden, ist die korpusbasierte Disambiguierung lexikalischer Lesarten. Aus dem Projekt PERFORM soll die Datenbank der psycholinguistischen Effekte übernommen und erweitert werden. Diese Datenbank soll auch zur vergleichenden Evaluation von konkurrierenden Verarbeitungsverfahren eingesetzt werden.

C3 B LOFP: Logical Frameword für Beweisplanen

Antragsteller: Jörg Siekmann, Gert Smolka, Erica Melis (Informatik)

Das LOFD Projekt soll ein gemeinsames Projekt der Gruppe 'Deduktionssysteme' um Professor Siekmann und der Gruppe 'Programmiersysteme' werden. Das wissensbasierte Beweisplanen cite(Melis Siekmann 1999), wie es im Projekt (?MEGA) untersucht wurde und wird, wurde entsprechend praktischer Notwendigkeiten für das Lösen mathematischer Probleme entwickelt; insbesondere wurden Konzepte, wie Methode, Plan, Strategie, Kontrollregel entwickelt und implementiert. Speziell das wissensbasierte MetaReasoning hat sich als äußerst nützlich erwiesen für mathematisches Problemlösen und Beweisen. Logical Frameworks (LF) gehen bis auf Forschungen der späten 70er und 80er Jahre zurück cite (GordonMilnerWadsworth79). Ein Logical Framework ist eine Meta-Sprache, in der formale Schluss-Systeme sauber und allgemein kodiert werden können. Bisher wurden in LFs allgemeine logische Konzepte wie etwa Bindungen, Substitutionen und schematische Inferenzregeln unterstützt und lag die Betonung auf der Unterstützung von Spezifikationen, Beweisrepräsentationen und Kontrolle auf einem niedrigen Niveau der Automation. Implementationen von LFs wie etwa Twelf cite (Twelf) und Isabelle cite (Isabelle) lieferten auch Unterstützung für generische Suchoperationen wie Unifikation. LFs haben auch erste Anwendung in der einfache Meta-Programmiersprachen Elf gefunden cite (Pfenning94). Weitere Anwendung von LF in Programmiersprachen ... Das Ziel des Projekts ist das bessere Verständnis der Kombination von Logical Frameworks mit Beweisplanen. Insbesondere wird eine logische Fundierung des Beweisplanens angestrebt und die Verallgemeinerung von Logical Frameworks auf die Anwendung von Konzepten des Beweisplanens wie etwa Methoden und Techniken der heuristischen Suche. Auch soll mit Hilfe eines LF das Reasoning ¸der Pläne möglich werden und durch die logisch fundierte Standardisierung der Aufbau einer mathematischen Wissensbasis, die u.a. Methodenwissen enthalten wird, vorbereitet werden. Validiert werden soll diese Erweiterung der Logical Frameworks anhand der Implementierung eines Methodeneditors und der Repräsentation von Kontrollregeln. Die Kombination der Logical Framework mit Beweisplanung wird die Vorzüge beider Ansätze vereinigen und beispielsweise erlauben, die Mächtigkeit der Beweisplanung abhängig von der zugrundeliegenden Metasprache zu untersuchen. Hier fallen folgende Teilaufgaben an:
  • Design einer MetaSprache für Methoden
  • Repräsentation von Wissen für die Automatisierung der Beweissuche
  • Einbindung von externen Systemen
  • Reasoning über Beweisobjekte
  • Ressourcenaddaptivität

C4: CHORUS Semantische Verarbeitung mit nebenläufigen Constraints

Antragsteller: Pinkal/Smolka (Computerlingustik/Informatik)

Das CHORUS-Projekt soll in der nächsten SFB-Phase im bisherigen Umfang (3 Mitarbeiterstellen) weitergeführt werden. In CHORUS II standen Constraint-Techniken für die Darstellung und Verarbeitung partieller semantischer Information im Mittelpunkt. Bis zum Ende der laufenden Projektphase werden die Ziele in diesem Bereich weitgehend erreicht sein: Effiziente Löse-Techniken für Dominanz-Constraints in CLLS (Habil Niehren) , Erweiterung des Constraint-Lösers auf Gleichheits-Constraints (Diss. Erk), direkte Deduktion auf CLLS-Constraints (Diss. Koller), Modellierung von Reinterpretation in CLLS (Habil Egg). Damit steht ein Framework für realistischer Verarbeitungsverfahren für tief modellierte semantische Information zur Verfügung. Verschiedene Forschungsstränge aus Phase II sollen, wo erforderlich, in Phase III weitergeführt werden; dies gilt insbesondere für die Behandlung von Ellipsen, Fokus und anderen Parallel-Konstruktionen. Schwerpunktmäßig sollen jedoch in der dritten CHORUS-Phase spezifische effiziente und kognitiv plausible Modelle für die semantische Verarbeitung entwickelt werden, die unter anderem Sprachverstehen unter Zeitbeschränkungen modellieren. Dabei sollen Techniken zu Unterspezifikation, partieller Resolution und direkter semantischer Auswertung von CLLS-Constraints in ihrer Interaktion untersucht und mit Verfahren zur Berechnung von Lesartenpräferenzen auf der Grundlage (nicht-resolvierter) CLLS-Constraints kombiniert werden. Einerseits muss dafür die Aufgabe der Syntax-Semantik-Schnittstelle intensiv weiterbetrieben werden (entweder im Projektrahmen oder in Kooperation). Anderseits werden verstärkt korpusbasierte Verfahren und empirische Resultate der Psycholinguistik einzubeziehen sein.

SFB-Neuanträge

ProCom: Adaptive Mechanisms in Human Language Production and Comprehension

Antragsteller: Matthew Crocker (Computerlinguistik)

This project is concerned with further developing the hypothesis that the human language faculty can be fruitfully conceived of, and modelled as, a rational system. That is to say, a system which is highly adapted to it's task and environment modulo cognitive limitations. We intend to build upon our recently developed "Informativity Theory", in which we have derived a probabilistic model of sentence processing which explicitly takes into account independently motivated cognitive resource limitations of the human sentence processor's interpretation and reanalysis mechanisms.

Recent psycholinguistic experiments have shown that the human language processing system makes use of frequency-based "likelihood" information to resolve various kinds of ambiguities during sentence processing. There is also evidence, however, that the mechanisms of comprehension have adapted to take into account certain resource limitations and do not rely on probabilistic strategies alone. Informativity Theory provides an initial, formal characterisation of how likelihood and resource limitations may interact to determine the precise behaviour of the human language processor.

The aim of this project is to conduct a set of psycholinguistic experiments to further test the predictions of Informativity, and further develop the mathematical and computational model. In developing the hypothesis of the "adaptive sentence processor", there are a number of central lines of inquiry:
  • What aspects of the sentence processor are adapted to long term properties of human language (evolutionary), and are hence language independent?
  • What aspects of an individual's language processing mechanisms are determined by their personal, and language specific, linguistic experience (developmental)?
  • To what extent are the mechanisms of language production and comprehension co-adapted to each other?
  • How does the human language processor adapt dynamically to immediate real world and linguistic context?
Of particular interest are 'asymmetries', where human comprehension strategies seem at odds with the biases observed in human production, and which must be explained by any adaptive, likelihood-based theory. More concretely, we intend to develop improved techniques for estimating human probabilistic biases from large corpora, and relating these to measures determined using psycholinguistic methods. We also envisage the use of priming experiments, and "visual world" eye-tracking studies to contrast long-term biases with those introduced by immediate context. It is our intention to implement these mechanisms within the existing (implemented), broad-coverage probabilistic model of human sentence processing developed by Crocker and Brants (2000), developed partially within the NEGRA project.

ARC: Altersbedingte Ressourcenveränderungen und Kognition

Antragsteller: Ulman Lindenberger (Psychologie)

Altersunterschiede in einer Vielfalt kognitiver Leistungen werden oft auf Altersveraenderungen in einer oder mehreren "kognitiven Ressourcen" zurueckgefuehrt. Dies ist aus Gruenden der wissenschaftllichen Sparsamkeit attraktiv, bedarf jedoch der konzeptuellen und empirischen Praezisierung. Insbesondere ist zu bedenken:
  • Zahl und Art altersabhaengiger Ressourcen (z. B. Verarbeitungsgeschwindigkeit, Aufmerksamkeit im weiten Sinne, Unterdrueckung aufgabenirrelevanter Informationen) sind offen und ihre Abgrenzbarkeit untereinander ist oft ungenuegend.
  • Es ist ungeklaert, ob Unterschiede in der Groeße von Altersunterschieden zwischen verschiedenen Aufgabenbereichen (z. B. visuell-raeumlich versus verbal) auf die unterschiedlich starke Wirksamkeit derselben Ressource in den jeweiligen Bereichen oder auf die Verschiedenheit der zugrundeliegenden Ressourcen hinweisen. Dies entspricht der Frage nach der Generalitaet versus Bereichsspezifitaet (Modularitaet) von Altersveraenderungen.
  • Nicht nur das Ausmaß an kognitiven Ressourcen veraendert sich mit dem Alter, sondern auch das Ausmaß, in dem Aufgaben kognitive Ressourcen erfordern. So wird die Aufmerksamkeit aelterer Erwachsener von sensomotorischen Aktivitaeten wie dem Gehen auf einem schmalen Pfad staerker in Anspruch genommen als die Aufmerksamkeit junger Erwachsener, weil andere Teile des Systems, wie zum Beispiel Gleichgewichtssinn und motorische Koordination, weniger zuverlaessig funktionieren.
  • Schließlich ist, auch im Hinblick auf praktische Konsequenzen, zu fragen, in welcher Weise externe Hiflsmittel die Auswirkungen altersbedingter Ressourcenbegrenzungen zu kompensieren vermoegen. Dabei gilt es zu beruecksichtigen, dass der Gebrauch von Hilfsmitteln selbst wiederum ein gewisses Maß an Ressourceneinsatz erfordert.
Zur Bearbeitung dieser Fragen im Teilprojekt ARC sind fuer den Antragszeitraum vorgesehen:
  • die Untersuchung von Altersunterschieden in Doppelaufgabenkosten (d. h. in der Leistungsveraenderung beim gleichzeitigen statt getrennten Bearbeiten mehrerer Aufgaben) und ihre Modellierung;
  • die Untersuchung von Altersunterschieden in der Nutzung externer Hilfen (z. B. bei der Navigation in realen Raeumen; s.a. Teilprojekt READY);
  • die Arbeit an statistischen Verfahren zur Analyse von Zusammenhaengen zwischen laengsschnittlichen Altersveraenderungen in verschiedenen Bereichen (z. B. latent growth curve modeling).
Ferner soll mittelfristig die Wirkung zunehmender oder abnehmender Ressourcen auf das Verhalten kognitiver Systeme mit konnektionistischen (oder auch anderen) Modellbildungen simuliert werden.
SFB 378 Einstiegsseite SFB 378 Beschreibung SFB378 Mitarbeiter SFB 378 Publikationen SFB 378 Ansprechpartner