ISBN 978-3-8439-1716-2

978-3-8439-1716-2, Reihe Robotik und Automation

Stefan Brüggenwirth
Entwicklung einer kognitiven Systemarchitektur mit zentraler Ontologie und spezifischen Algorithmen

229 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2014), Softcover, A4

Zusammenfassung / Abstract

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer kognitiven Systemarchitektur mit zentraler Ontologie und spezifischen Algorithmen. Die wissenschaftliche Fragestellung zielt hierbei auf die konsequente Verwendung einer zentralen Wissensbasis und darauf operierender Verarbeitungsalgorithmen zur Abbildung höherer kognitiver Fähigkeiten in einer generischen Softwarearchitektur. Die im Rahmen dieser Arbeit implementierte und voll funktionsfähige kognitive Architektur COSA² stellt somit eine direkte Weiterentwicklung der kognitiven Systemarchitektur COSA dar, die an der Professur für Flugmechanik und Flugführung an der Universität der Bundeswehr in München erfolgreich zur Umsetzung des Konzeptes der kognitiven Automation in verschiedenen luftfahrttechnischen Anwendungen eingesetzt wurde.

Bei der Konzeption und Entwicklung wurden hierbei einerseits die weitreichenden Ansprüche klassischer kognitiver Architekturen auf der System- bzw. Architekturebene berücksichtigt. So orientiert sich die kognitive Systemarchitektur COSA² am interpretierten Rasmussen-Schema menschlicher kognitiver Leistungen und bildet dieses als ganzheitliches Softwareframework ab. Andererseits wurden bei der Umsetzung aktuelle Trends aus der Informatik sowie den Teildisziplinen der Robotik und der künstlichen Intelligenz aufgegriffen. Diese spiegeln sich durch die Verwendung effizienter Algorithmen zur Abbildung der kognitiven Subfunktionen wider. Dementsprechend wurden in der kognitiven Systemarchitektur COSA² die kognitiven Subfunktionen zur Erzeugung eines abstrahierten Situationsverständnisses durch ein Produktionensystem abgebildet. Die Fähigkeit zur Handlungsplanung konnte durch heuristische Vorwärtssuche realisiert werden. Zur Handlungsausführung kommen Constraint-Satisfaction-basierte Methoden zum Einsatz.

Die Validierung des Konzeptes erfolgte durch den Prototypen COSA² anhand zweier repräsentativer Anwendungsbeispiele. Zum einen wurde die Architektur zur Realisierung einer künstlichen kognitiven Einheit zum intelligenten Systemmanagement eingesetzt. Zum anderen wurde die Architektur zum UAV-Missionsmanagement durch Flugversuche experimentell erprobt.