Cognitive modeling for assistive systems

Mehr und komplexere technische Systeme im täglichen Leben, eine älter werdende Gesellschaft und der nur verzögerbare, aber nicht verhinderbare Abbau der kognitiven Leistungsfähigkeit: Unsere Gesellschaft muss sich den Herausforderungen zunehmend veränderten Lebenssituationen stellen. Assistenzsysteme können Menschen unterstützen, technische Systeme zu beherrschen bzw. allgemeiner, ihre Handlungen des täglichen Lebens auszuführen. Die Kompensation von Verminderungen der kognitiven Leistungsfähigkeit durch Assistenzsysteme ist nur einer der Teilbereich des Forschungsgebiets Ambient Assisted Living (AAL). Diese Dissertation beschäftigt sich mit Fragestellungen, die sich aus einem gänzlich neuen Ansatz ergeben, nämlich der Unterstützung anhand kognitiver Modelle aus dem eigenen episodischen Wissen. Zentral für diese Dissertation ist die Frage, welche Modellierungskonzepte benötigt werden und welche Eigenschaften eine Modellierungssprache haben muss, um episodisches Wissen verlustfrei abbilden und reproduzieren zu können. Darauf aufbauend ergeben sich u.a. folgende Fragen: Ist die konzeptuelle Modellierung grundsätzlich für die Verhaltensmodellierung im AAL-Kontext geeignet? Ist die im Rahmen der Dissertation entwickelte Human Cognitive Modeling Language (HCM-L) ausreichend, alles an realen Handlungen Relevante modellieren zu können, um so eine gute Datenbasis für die zukünftige Unterstützung bieten zu können? Welche Funktionalitäten muss ein Werkzeug zur graphischen Modellierung haben? Und wie kann man Verhaltensbereiche voneinander abgrenzen, thematisch clustern und ihre groben Zusammenhänge darstellen? Diese Dissertation wurde im Rahmen des AAL-Projekts HBMS (Human Behavior Monitoring and Support, gefördert durch die Klaus Tschira Stiftung, Heidelberg) verfasst. Das Projekt zielt darauf ab, konkrete Verhaltensschritte aus relevanten Lebensbereichen einer Person in einem kognitiven Mechanismen zur Ableitung von Hilfestellungen aus diesem Modell bereitzustellen. Auf diese Weise wird mit Methoden der Modellierung und des logischen Schließens (Reasoning) die persönliche Autonomie durch technische Unterstützung individueller Gedächtnisleistung verlängert.
An increasing number of complex technical systems in daily life, a continuously growing aging society, and only softly delayable but not preventable loss of cognitive capacity: Our society will have to face continuously changing situations in everyday life. Assistance systems can help people to carry out their activities of daily life and to handle such technical systems easier. The support of cognitive functions by assistance systems is a part of the research field Ambient Assisted Living (AAL). This thesis deals with an entirely new approach, namely the support of a person by cognitive models from one's own episodic knowledge. The main question for this thesis is which modeling concepts are needed and which properties must a modeling language have to represent and reproduce episodic knowledge without any loss. Based on that the following questions come up: Is a slim pre-design approach suitable for modeling of behavior in an AAL context? Is it possible to model human behavior with the Human Cognitive Modeling Language (HCM-L), developed in this thesis, such that the models can be used for latter support? Which functionalities should be provided by a tool for graphical modeling with HCM-L? And how is it possible to distinguish between different behavioral units, cluster them thematically and show their relationships? This thesis was written within the AAL project HBMS (Human Behavior Monitoring and Support, funded by the Klaus Tschira Stiftung, Heidelberg). The project aims at prolonging the personal autonomy of a person by providing support with a cognitive model of this persons' former behavior. Relevant activities of daily living of a person are preserved in a cognitive model and by using modeling and simulation tools as well as reasoning mechanisms, support can be provided by using the HBMS System.
Judith Michael
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in engl. Sprache
Klagenfurt, Alpen-Adria-Univ., Diss., 2014