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Agenten und Simulierte Realität

Forschungsbereich/-gruppe

Agenten und Simulierte Realität


Die Themenschwerpunkte des Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realität (ASR) sind Visual Computing, Multiagentensysteme und formale Methoden für Sichere Systeme im Kontext der interaktiven 3D-Simulation und -Visualisierung sowie anderer Anwendungen. Anhand von Simulierter Realität lassen sich Szenarien der realen Welt akkurat abbilden und Vorhersagen über ihr Verhalten treffen. Der Forschungsbereich ASR visualisiert und simuliert komplexe Szenarien, wie industrielle Produktionslinien, Städte oder auch biologische Zellen. Semantische Informationen liefern dabei den Kontext für die Simulationen. Hochoptimierte SW-Plattformen auf Multi- und Many-Core-Systemen ermöglichen sowohl physikalisch korrekte Echtzeitdarstellungen als auch die direkte Interaktion mit komplexen 3D-Simulationen. Ein spezieller Fokus liegt dabei auf Web-basierten Lösungen direkt in HTML-5, die eine weite Verbreitung garantieren.

Mittels Simulierter Realität lassen sich Szenarien der realen Welt akkurat im Computer abbilden und Vorhersagen über ihr Verhalten treffen. Solche verlässlichen Vorhersagen über den Aufbau und das Verhalten komplexer Systeme sind heute unerlässlich für die Planung, Entwicklung und den Betrieb von Industrieanlagen, in Produktion, Handel, Automobil- und Flugzeugindustrie sowie in vielen anderen Bereichen. Der DFKI-Forschungsbereich „Agenten und Simulierte Realität (ASR)“ bündelt dazu in einzigartiger Weise Kompetenzen aus den zentralen Bereichen Visual Computing, Multiagentensysteme sowie Formale Methoden für Sichere Systeme.

 

Intelligente Agenten, Multiagentensysteme und Semantische Technologien

Intelligente Agenten sind Softwaremodule, die durch eigenständige, reaktive und zielgerichtete Anwendung von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) zu einer situativ optimalen Lösung komplexer Probleme fähig sind. Multiagentensysteme modellieren, simulieren und optimieren komplexe Systeme mittels einer Vielzahl von solchen Agenten, die durch ihr Zusammenspiel Leistungen erbringen können, die über die Fähigkeiten einzelner Agenten deutlich hinausgehen. Semantische Technologien erlauben eine intelligente Koordination von maschinenverständlich beschriebenen Daten und Diensten im Web auf der Basis von formalen Standardontologiesprachen wie OWL2 und RDFS. Intelligente Agenten können semantische Technologien insbesondere für eine hochpräzise Suche, Selektion, Komposition, Simulation und rationale Verhandlung von semantisch relevanten Daten und Diensten im Internet verwenden.

Unsere Schwerpunkte der Forschung auf dem Gebiet der intelligenten Agenten und semantischen Technologien sind skalierbare verteilte und hybride Aktionsplanung, modellgetriebene Entwicklung von Agentensystemen sowie intelligente Koordination von Daten und Diensten. Die Forschungsergebnisse werden fĂĽr intelligente Informationssysteme und Anwendungen in verschiedenen Bereichen eingesetzt, insbesondere in virtuellen (3D-)Welten, 3D-Web, Web 2.0, E-Business, erneuerbare Energien, Transport und Logistik sowie E-Health.

 

Sichere Systeme

Der Bereich Sichere Systeme entwickelt Methoden zur Verifikation und Evaluation von Sicherheitseigenschaften in IT-Produkten. Insbesondere wird die Entwicklungsmethodik auf eine wissenschaftliche Grundlage gestellt und damit die Anwendung formal fundierter Werkzeuge ermöglicht. Die entwickelten Technologien umfassen formale Modellierungstechniken, interaktive Deduktionsmethoden und die Verwaltung von Artefakten der Entwicklungen. Hybride Verifikation dehnt diese Methodik auch auf kontinuierliche Systeme mit ihren z.B. räumlichen oder zeitlichen Eigenschaften aus, so dass Sicherheitsaussagen auch über das Gesamtsystem – inklusive der Kontrollsoftware – gemacht werden können. Mit einer zertifizierten Prüfstelle für IT-Sicherheit bietet das DFKI die unabhängige Bewertung der Sicherheit von Informationstechnik nach international standardisierten Kriterien (CC – Common Criteria) an.


Visual Computing

Die Möglichkeit, die reale Welt akkurat zu modellieren und zu simulieren und daraus Vorhersagen zu treffen, ist ein entscheidender Faktor für die moderne Industrie. Der Forschungsbereich Agenten und Simulierte Realität benutzt sehr große, hoch detaillierte 3D-Modelle, um interessante Szenarien zu modellieren, wie etwa komplexe Produktionslinien, antike Städte oder biologische Zellen. Semantische Informationen liefern den Kontext, um durch Simulationen Eigenschaften dieser Systeme vorherzusagen, wie etwa Beleuchtung, Akustik oder Verkehr. Hochleistungsimplementierungen auf Multi- und Many-Core-Systemen ermöglichen sowohl hoch realistische Echtzeit-Darstellungen, zum Beispiel mittels Echtzeit-Ray-Tracing, als auch die Echtzeit-Interaktion in immersiven Virtual Reality-Systemen mit selbst komplexesten simulierten Realitäten.


Simulation & Visualisierung

Ein Anwendungsbeispiel der Forschungsarbeiten ist die Simulation und Visualisierung von Produktionsprozessen: Durch die steigende Individualisierung von Produkten und immer kürzere Produktzyklen liegen in der Optimierung von Rüst- und Umlaufzeiten Potentiale zur Kostenreduktion. Mit Multiagentensystemen werden die Abläufe individueller Prozessschritte erfasst und in 3D simuliert. Die formale Modellierung der Anlagen und ihrer Prozesse als Hybride Systeme erlaubt garantierte Aussagen zu treffen, die gleichzeitig die diskrete Kontrollsoftware als auch das räumlich-zeitliche Verhalten der Anlagen berücksichtigen. Anhand der dreidimensionalen Darstellung der Simulationen und Verifikation kann eine visuelle Inspektion der Anlagen und ihrer Abläufe durchgeführt werden, was eine rasche Beurteilung der Planung erlaubt. Interaktive und immersive Trainingsszenarien an einem virtuellen 3D-Modell können noch während der Umrüstung der Anlage erfolgen.


Future Internet

Besondere Bedeutung finden solche Anwendungen im Future Internet. Dual- oder Mixed-Reality, d.h. Anwendungen die eine direkte Kopplung von virtueller und realer Anlage sowie ihrer Simulation herstellen, erlauben den direkten Zugriff auf einzelne Maschinen zur Wartung und Steuerung auch über große Distanzen hinweg. Eingebettet werden diese Einzelanwendungen in verteilte, interaktive, virtuelle Umgebungen, die ganze Anlagen, Fabriken, Produktionsstätten, Kommunen oder Unternehmen simulieren und dank der plastischen Metapher einer dreidimensionalen Welt einen intuitiven Zugang bieten.

Kontakt

Deutsches Forschungszentrum fĂĽr KĂĽnstliche Intelligenz GmbH (DFKI)
Campus D3_2
Stuhlsatzenhausweg 3
D-66123 SaarbrĂĽcken
Deutschland

 

Leitung:

Prof. Dr.-Ing. Philipp Slusallek

Telefon: +49 681 85775 5377
Fax:
+49 681 85775 2235
E-Mail: Philipp.Slusallek@dfki.de

 

Sekretariat:

Léa Yvonne Schäfer

Telefon: +49 681 85775 5276
Fax: +49 681 85775 2235
E-Mail: fbasr-sek@dfki.de