Neuropsychoanalytisch inspirierte Automationssysteme

Das vorliegende Forschungsprojekt soll ein Modell entwickeln, welches es Computersystemen in verschiedensten Einsatzbereichen ermöglicht, Situationen aufgrund von Sensordaten und zugehörigen Kontextwissen korrekt einzuschätzen. Aus der resultierenden, sogenannten "situation awareness" des Systems sollen sich entsprechende Reaktionen aus einer Entscheidungseinheit ergeben. Um die Anforderungen eines solchen Systems zu bewältigen soll ein bionisches Konzept angewendet werden welches sich den Menschen zum Vorbild nimmt. Dabei gibt es verschiedene, teilweise widersprüchliche Modelle, die die menschliche Wahrnehmung und Entscheidungsfindung beschreiben. Es wird das menschliche Verhalten aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet. Das Neuro- Psychoanalytische Modell des menschlichen Gehirns ist das vollständigste, funktionale Modell, das in den letzten 20 Jahren enorm weiterentwickelt wurde. Ein erster Ansatz ein neuro-psychoanalytisches Konzeptes in die Technik zu übernehmen wurde am Institut für Computertechnik unter Mithilfe verschiedener Kompetenzzentren und enger Zusammenarbeit mit Neurologen und Psychoanalytikern entwickelt. Dieses Forschungsprojekt soll die notwendigen Elemente darlegen, die zwischen Wahrnehmung eines Umfeldes und Einwirkung auf eben dieses Umfeld notwendig sind. Der Forschungsschwerpunkt dieser Arbeit liegt darin, die bereits bestehenden Konzepte in Zusammenarbeit von Neuro- Psychoanalytikern zu verbessern und daraus ein technisches Modell zu beschreiben. Dieses Modell soll in ein technisches System implementiert werden können. Daher müssen alle funktionalen Blöcke klar spezifiziert werden. Ein Teil dieser Forschungsarbeit wird die Implementierung verschiedener Module zu Testzwecken sein. Dabei werden simulierte, autonome Agenten als eine Implementierungsplattform für das entwickelte Modell verwendet. Diese Agenten sind mit Sensoren ausgestattet um die Umgebung und ihren internen Zustand (vergleichbar mit der Homöostase des menschlichen Körpers) wahrnehmen zu können. Mit Aktuatoren können entsprechende Veränderung der Umgebung erzielt werden. Der Agent muss in der Lage sein, die aktuelle Situation wahrzunehmen, zu erkennen und eine Entscheidung für eine Handlung treffen, die das Optimum der internen Werte garantiert. Das Neuro-Psychoanalytische Modell soll in einem ersten Schritt für autonome Agenten implementiert und in weiterer Folge auch in anderen Anwendungen Verwendung finden. Anwendungsgebiete könnten dabei u.a. die Robotik, Gebäudeautomation, Web Agents oder andere Gebiete sein, wo Aktionen auf Grund von wahrgenommenen Daten gesetzt werden müssen.

Das Ziel dieses Projekts war es, die Anwendbarkeit von neuro-psychoanalytischen Konzepten auf Systeme der Künstlichen Intelligenz zu untersuchen. Die produzierten Ergebnisse sind ein funktionales Modell für eine Entscheidungsfindungseinheit, die für Steuerungsaufgaben unterschiedlichster Art eingesetzt werden kann und eine Testimplementierung des Models in eine Simulationsumgebung, um die Ergebnisse evaluieren zu können. Das Modell wurde in interdisziplinärer Herangehensweise erstellt und in einem Top-Down-Design-Verfahren verfeinert. Ziel war es, ausgehend von psychoanalytischen Begriffen wie Es, Ich und Überich, eine detaillierte Beschreibung zu erstellen die dann implementiert werden kann. Da dieses Projekt das erste ist, das sich zum Ziel gesetzt hat eine detaillierte Beschreibung zu erstellen und diese auch zu implementieren, gab es nur wenig bis keine Literatur, die die psychoanalytischen Begriffe in einer ausreichenden Detailliertheit beschreibt. Die notwendigen Ergänzungen müssen durch das interdisziplinäre Team bestehend aus Psychoanalytikern und Technikern solcher Art erstellt werden, das sie keinen der benutzten psychoanalytischen Konzepten widersprechen. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein reichhaltiges, funktionales Modell der Psyche. Drei Arten von Eingangsdaten sind im Modell vorgesehen: körperliche Bedürfnisse in Form von Triebrepräsentanzen, Sensordaten aus dem Körper wie zum Beispiel Magenkontraktionen und Sensordaten aus der Welt generiert durch externe Sensoren (z.B.: Bilder, Töne). Während das Es dafür sorgt, dass die Triebrepräsentanzen in eine psychisch verarbeitbare Form gebracht werden, ergänzt das Ich die hereinkommenden Sensordaten um Informationen erzeugt aus früheren Erlebnissen. All diese Daten werden durch die Abwehrmechanismen gefiltert. Ausgefilterte Informationen werden an das Es zurückgereicht und dort so lange umgeformt bis sie eine Gestalt angenommen haben, die nicht mehr blockiert wird. Basierend auf den gefilterten Informationen stellt das Überich passende Regeln bezüglich Gebote, Ideale und Belobigungen zur Verfügung. Darauf aufbauend plant das Ich und trifft Entscheidungen welche dann von den Aktuatoren des Körpers in Aktionen umgesetzt werden. Um das Modell zu testen wurde eine agentenbasierte Simulation einer virtuellen Welt entwickelt. Die Agenten, die diese Welt bevölkern, sind mit dem psychoanalytisch inspirierten Entscheidungsfindungssystem ausgestattet und werden vordefinierten Situation ausgesetzt um ihre Reaktionen zu testen. Die Erkenntnisse, die aus der Analyse gewonnen wurden, sind wiederum in die Entwicklung des Modells und die Implementierung eingeflossen. Der Vorteil des entwickelten neuro-psychoanalytischen Modells ist, dass es auf einer ganzheitlichen Theorie aufbaut. Die Neuro-Psychoanalyse bietet Konzepte für den gesamten Ablauf von der Wahrnehmung, über das Denken bis hin zum Handeln. Anders als herkömmliche Modelle der Künstlichen Intelligenz, welche Lösungen für eine bestimmte Aufgabenstellung anbieten, kann dieses Modell für die verschiedensten Aufgaben verwendet werden. Mögliche künftige Anwendungsbereiche umfassen Roboter-, Flugzeug- und Autosteuerung oder Steuerung von Industrieanlagen.