Digitaler Projekttag der Informatik 2020

Mit Alexa, Siri und Co. halten immer mehr sprachgestützte Assistenten Einzug in unseren Alltag. Diese haben aber das Problem, dass sie nur bestimmte Eingaben verarbeiten können – sie sind also prinzipiell schlecht darin, Dialekte zu erkennen. Des Weiteren wird meist nur ein Bruchteil der weltweit vorhandenen Sprachen unterstützt. An dieser Stelle setzt unser Projekt BOWSR 2.0 an. Das Ziel unseres Projektes ist es, eine Webanwendung zur Verfügung zu stellen, mit der sich jeder, der etwas Erfahrung mit Spracherkennung hat, einen eigenen Spracherkenner erstellen kann. So soll es möglich werden, dass eine Maschine Dialekte oder Sprachen, die von nur wenigen Menschen gesprochen werden, erkennen kann. Für unser Programm brauchen wir Daten – um diese zu sammeln, greifen wir auf verschiedenste Techniken zurück. So kann ein Nutzer etwa Webseiten crawlen oder eigene Texte einsprechen lassen. Die Text- und Audiodaten werden vom System schließlich dazu verwendet, einen Spracherkenner zusammenzustellen.

Das Masterprojekt CURAT beschäftigt sich mit zwei unterschiedlichen Formen der räumlichen Wahrnehmung. Der bisherige Schwerpunkt des Masterprojekts lag darauf Spiele zu entwickeln, welche das Prinzip der Sonifikation spielerisch vermitteln.

Sonifikation ist die auditive Darstellung einer Richtung im 3D Raum. Man muss blind Piñatas treffen, Nüsse unter Schalen erhören, als UFO die richtigen Menschen entführen und andere Aufgaben lösen. So wird einem, Achse für Achse, ein Ton beigebracht, der Richtung und Entfernung angibt. Die Schwierigkeit der Spiele passt sich dabei den Fähigkeiten des Nutzers an. Anschließend wird das System mithilfe der Nutzerdaten evaluiert.

Das zweite Spiel beschäftigt sich mit der räumlichen Vorstellungskraft und der Aufgabe, trotz einer Verdrehung von Achsen Objekte im dreidimensionalen Raum zu steuern. Dafür arbeiten wir mit der HTC Vive als Eingabegerät. Ziel ist die Anpassungsfähigkeit der Spieler zu trainieren.

Bei dem Masterprojekt “Dialog@Home” handelt es sich um ein Informatik-Projekt, welches sich mit einer Dialog-Schnittstelle zum BAALL (dem Bremen Ambient Assisted Living Lab) beschäftigt. Übergeordnetes Ziel ist es ein System zu erschaffen, dass Nutzer*innen des BAALLs, beziehungsweise einer Wohnung zum unterstützen Leben, ermöglicht, mittels Sprache die Wohnung zu steuern. Hierfür wurde ein Dialog-System erschaffen, dass die Steuerung der Elemente in der Wohnung, wie Lichter und Türen, auf Sprachebene abbildet.

DRIVE (Design of Robust & Intelligent Vehicles) hat als Endziel, ein kleines, autonom-fahrendes Auto zu entwickeln. Da diese Art von Autos besonders sicherheitskritisch sind, müssen die Entwicklungsmethoden eine hohe Robustheit aufweisen. Erzielt wird dies mithilfe einer Vielzahl von Sensoren und KI-Methoden, sowie formaler Verifikation. Als Basis dient das international eingesetzte “ROS2” (Robot Operating System) Framework, welches von Haus aus die Programmiersprachen Python und C++ unterstützt. Eingesetzt wird die Software auf dem Einplatinencomputer “Raspberry Pi”, der auf dem Auto samt Sensoren befestigt ist.

Das Masterprojekt TEAMOD (Test and Model Checking) beschäftigt sich mit dem modellbasierten Testen. Das Ziel des Projektes ist das Verbessern und Testen des Codes aus dem gleichnamigen Bachelorprojekt, in dem ein autonomes Zugsystem implementiert wurde. Auf einem Modellschienennetz von Märklin fahren vier Züge gleichzeitig. Zwei Passagierzüge fahren nach Fahrplan und zwei Güterzüge versuchen dazwischen zu zufälligen Zielen zu fahren. Besonders im Fokus stand die Entwicklung eines Safety Monitors, der getrennt vom System laufen kann und die Sicherheit gewährleistet. Ein weiterer Schwerpunkt war das Erkennen und Auflösen von Situationen, in denen sich Züge gegenseitig blockierten, so dass keiner dieser Züge mehr fahren konnte, sogenannten Deadlocks. Um die Korrektheit zu gewährleisten wurde diese Implemenation mit Hilfe von Modell-based Testing (MBT) getestet. Hierbei wird ein Modell des Systemes erstellt und aus diesem mit Hilfe von Tools (fdr4, nuXmv, fsm-generator) starke Tests abgeleitet.

Unseren kompletten Projektbericht findet ihr hier.

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Das Projekt teilautonomer, hoch mobiler Roboter, kurz THORO, beschäftigt sich mit der Konstruktion eines in menschenfeindlichen Umgebungen agierenden Roboters.

Die Kooperation mit dem Robotics Innovation Center (RIC) des Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) ermöglicht dem Projekt, reale Praxiserfahrung mit der Roboterplattform "Artemis" zu sammeln. Im Fokus des Projektes liegt die Verbesserung der autonomen Fähigkeiten des im Kontext der Weltraumforschung entwickelten Roboters. Das Ziel ist es mit Artemis im September 2020 an der European Rover Challenge (ERC) in Polen teilzunehmen. Die ERC ist eine der weltweit größten internationalen Robotik-Wettbewerbe für die Bereiche: Rover-Design, Navigation und Manipulation. Hierfür wird Artemis gemäß den Regeln und Aufgaben vorbereitet. Der Aufgabenbereich umfasst unter anderem Manipulation von Objekten, Navigation in fremdem Gelände, Bodenprobenentnahme und Objekterkennung.

Um diese Herausforderungen zu meistern, werden von den Studierenden, mit Unterstützung des DFKI, Hard- und Software des Roboters angepasst und erweitert.

Update: Die ERC wird dieses Jahr aufgrund der Pandemie Remote stattfinden.

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Der Fokus des zweisemestrigen Masterprojektes WADI liegt auf dem rasant an Bedeutung gewinnenden Internet of Things (IoT), dem Internet der Dinge. War dieses vor wenigen Jahren noch nur im industriellen und wissenschaftlichen Kontext von Bedeutung, bieten heute sogar große Konzerne wie IKEA und Philips entsprechende Systeme für den Endverbraucher an. Am Projekt WADI sind 9 Studierende des Masterstudienganges Informatik und 3 Betreuer aus der AG Rechnernetze beteiligt.

Als konkrete Anwendung wird im Rahmen des Projektes ein intelligenter Wecker konstruiert. Dieser ist in der Lage, zusätzlich zu den normalen Funktionen eines Weckers, einen idealen Weckzeitpunkt anhand der Daten mehrerer Sensoren zu bestimmen.

Zum Erreichen dieses Ziels sind die Studierenden in Arbeitsgruppen aktiv, die sich mit unterschiedlichen Herausforderungen beschäftigen. Dazu zählen

• das Management der begrenzten (Energie)-Resourcen,
• Überlegungen zur Vertraulichkeit Zurechenbarkeit und Integrität des Datenverkehrs zwischen den IoT-Geräten,
• Möglichkeiten zur Selbstbeschreibung der Sensoren und Aktuatoren,
• das Erstellen eines Webinterfaces,
• die Implementierung eines Border-Routers als Schnittstelle zwischen den Geräten und nicht zuletzt
• die Konstruktion des Weckers an sich.

Auch erlernen alle Teilnehmer den Umgang mit Mikrocontrollern (hauptsächlich mit dem ESP-32), dem Mikrocontroller-Betriebssystem RIOT sowie verschiedenen Sensoren.