Forschungsschwerpunkte
Unsere Forschung widmet sich in unterschiedlichen Facetten der verantwortungsvollen, menschzentrierten Gestaltung intelligenter technischer Systeme sowie potenziellen Chancen, Risiken und Veränderungen, die aus der Nutzung entstehen. Dabei stehen unter anderem die folgenden Fragen im Fokus:
- Wie lässt sich intelligente Technik an die kognitiven, affektiven und motivationalen Zustände der Nutzenden anpassen?
- Wie können intelligente technische Systeme kognitive Unterschiede der Nutzenden berücksichtigen?
- Auf welche Weise kann intelligentes Feedback selbstreguliertes Lernen und Arbeiten fördern?
- Wie verändert die Nutzung intelligenter technischer Systeme uns als Menschen, unsere Gesellschaft und die Arbeitswelt?
- Wann vertrauen Menschen in intelligente technische Systeme?
- Wie lassen sich unterschiedliche Zielgruppen für potenzielle Risiken intelligenter technischer Systeme sensibilisieren?
Laufende Promotionsvorhaben
In learning contexts, interruptions are pervasive and often difficult to avoid, resulting in recurrent attentional shifts while performing a task. While learning constitutes a highly individualized endeavour, the influence of individual differences in how we resume from interruptions during learning tasks is largely unexplored. Moreover, individual differences have so far only been related to differences in working-memory capacity, cognitive workload and strategy consistency. Hence, this dissertation sheds light on additional individual factors can influence the process of resumption from interruptions, and further investigates types of task-internal characteristics that can facilitate the process of resumption from interruptions. It also explores how resumption strategies are characterized across different learning tasks.
This dissertation is conducted within the IMPRS-IS in co-supervision with Prof. Dr. Andreas Bulling.
Consumer behavior is crucial for a change to a more sustainable world. To develop interventions that promote pro-environmental behavior, we need to shed light on cognitive mechanisms underneath sustainable thoughts and how they stimulate actions. Individual differences in the factors and cognitive mechanisms of sustainable behavior are under-explored. Therefore, this dissertation examines cognitive factors that influence sustainability using a mixture of psychological and computational methods. Hence, special attention will be paid to these individual factors through clustering and elaboration of personas. Since the practical implementation of measures that promote sustainable behavior is also to be improved, the possible application of the research results is also considered.
This dissertation is conducted within the GS SimTech in collaboration with the Robert Bosch GmbH.
Affect-adaptive systems detect the current emotional state of the user and are capable of adequately responding by adapting the interaction. Emotional user states such as anger or anxiety can influence performance in human-machine systems, which may have fatal consequences in safety-critical environments. The aim of this project is to develop emotional state diagnostics for this domain that allows for continuous discrimination of “critical emotional states” and “uncritical emotional states”. The diagnostics considers interindividual differences in the emotion-performance relationship in order to adjust adaptive mechanisms individually and thus achieve optimal support for the user.
This dissertation is conducted within the GS SimTech in collaboration with the Fraunhofer FKIE.
The usage of artificial intelligence (AI) improves the previously used methods to identify diseases, translate languages or save energy. Such improvements need specialized domain knowledge of the respective field. However, during their studies in those domains, students regularly do not learn a lot about AI. The correct usage of AI needs an understanding of how it works. In the context of AISA, we work on a didactic concept to improve the education about AI, especially for students working on their dissertation, to further enhance research using AIs.
This dissertation is conducted within the Artificial Intelligence Software Academy (AISA) in co-supervision with Prof. Dr. Steffen Becker.
Artificial Intelligence (AI) is a rapidly developing field. Intelligent systems such as AI-powered chatbots, autonomous vehicles, and virtual assistants for example, are becoming increasingly prevalent and indispensable in our daily lives. Despite the many benefits of AI, that make our lives easier, more productive and convenient, there are also concerns about its impact on society. Some people over-rely on AI in their daily tasks and others do not trust these new technologies at all. However, as we rely more and more on these systems, it is essential to understand the cognitive mechanisms underlying human trust in them. Trust is a complex phenomenon, shaped by various factors, i.e., transparency, risk and loss, emotions, biases, cognitive dissonance, expectations and many more. In order to create a cognitive model to predict trust in AI, as part of this project, these factors influencing trust need to be explored and analyzed further. Through experimental studies, this research aims to explore the cognitive mechanisms of trust in intelligent systems as well as the effect of manipulating these variables.
This dissertation is conducted within the GS SimTech and the Interchange Forum for Reflecting on Intelligent Systems (IRIS).
Aktuelle geförderte Projekte
Projektfokus
Der SRF IRIS möchte eine Plattform schaffen, um die kritische Reflexion über intelligente Systeme und ihre Auswirkungen auf die Gesellschaft anzuregen, zu entwickeln und zu bewirken. Das Ziel besteht darin, in Forschung, Lehre und dem Dialog mit der Gesellschaft den Austausch zu sensiblen Themen wie verantwortungsvolle Mensch-Computer Interaktion, ethische und gesellschaftliche Herausforderungen sowie Risiken und Nutzen automatisierter Entscheidungsfindung in unterschiedlichen Anwendungsfeldern aufzugreifen und in die universitäre Forschungslandschaft zu integrieren.
Laufzeit
11/2020 - 12/2025
Kooperation
- Prof. Dr. André Bächtiger
- Prof. Dr. Reinhold Bauer
- Prof. Dr. Sibylle Baumbach
- Dr. Gabriella Lapesa
- Prof. Dr. Steffen Staab
(Direktorium des SRF IRIS; alle Universität Stuttgart)
Förderung
Das Projekt wird gefördert durch die Exzellenzpauschale der Deutschen Forschungsgemeinschaft und den Forschungsrat der Universität Stuttgart.
Projektfokus
Die Universität Stuttgart strebt im Projekt digit@L an, mit digital angereicherten Lehr-Lern-Formaten und adaptiven Systemen Studierende angesichts heterogener Voraussetzungen in ihrem individuellen Lernprozess zu unterstützen. Im Fokus stehen einerseits Studierende im wichtigen ersten Studienjahr und die zielgruppenspezifische Ausdifferenzierung von Grundlagenveranstaltungen in digitalen Settings. Andererseits erweitert die Universität Stuttgart gezielt das Kompetenzprofil von Studierenden und Lehrenden. Um diese Ziele zu erreichen, verzahnt sie didaktische und (medien-)technische Infrastruktur für Studierende und Lehrende enger miteinander. Zusammengenommen trägt dies zu einer digitalen Innovationskultur bei.
Laufzeit
08/2021 - 07/2025
Kooperation (Teilprojekt SKILLS - M2.1, M2.4)
Förderung
Das Projekt wird durch die Stiftung Innovation in der Hochschullehre gefördert.
Projektfokus
Das Ziel des Projekts AISA liegt darin, Studierenden der Universität Stuttgart aller Fachrichtungen Kompetenzen in AI-Methoden und Software Engineering fundiert und zielgruppenorientiert zu vermitteln. Neben der reinen Wissensvermittlung existiert im Dreieck von AI, Software Engineering und Ingenieuranwendungen erheblicher Forschungsbedarf, u.a. zur zielgruppengerechten Gestaltung didaktischer Angebote im Bereich des AI Software Engineering. Dieser Fragestellung widmen wir uns im Teilprojekt "Perspektiven zur didaktischen Vermittlung domänenspezifischer AI-Kompetenzen im Kontext des Software Engineering".
Laufzeit
08/2021 - 12/2025
Kooperation
- Prof. Dr.-Ing. Steffen Becker
- Prof. Dr.-Ing. Felix Fritzen
- Prof. Dr. Steffen Staab
- Prof. Dr. Andreas Wortmann
- Jun.-Prof. Dr. Thomas Wortmann
(Direktorium; alle Universität Stuttgart)
Förderung
Das Projekt wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert.
Projektfokus
Im Projekt IKILeUS soll die vorhandene KI-Expertise vieler zusammenarbeitender Fachbereiche gebündelt werden, um KI in einem interdisziplinären Hinblick sowohl an die Breite der Studierendenschaft zu vermitteln als auch KI-basierte Technologien in der Lehre zur Entlastung der Lehrenden und zur Verbesserung der Lehre einzusetzen. Die Bearbeitung der Themen erfolgt mit Fokus auf konkrete Lehrveranstaltungen und Software-Lösungen, mit gleichzeitigem Blick auf weiteres Potenzial anderer Anwender*innengruppen und -bereiche.
Laufzeit
12/2021 - 11/2024
Kooperation
- Prof. Dr.-Ing. Michael Resch, Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS)
- Prof. Dr. Bernd Zinn, Institut für Erziehungswissenschaft (IfE)
- Dr.-Ing. Daniel Roth, Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD)
- Prof. Dr. Steffen Staab, Institut für Parallele und Verteilte Systeme (IPVS)
- Dr. Andreas Kaminski, Institut für Höchstleistungsrechnen (IHR)
- Prof. Dr. Stefan Wagner, Institut für Software Engineering (ISTE)
- Prof. Dr. Alexander Brem, Institut für Entrepreneurship und Innovationsforschung (ENI)
Förderung
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Förderschwerpunkts "KI in der Hochschulbildung" gefördert.
Projektfokus
Künstliche Intelligenz (KI) beeinflusst als Schlüsseltechnologie alle Bereiche unseres Lebens. Wie sie unsere Gesellschaft bereichern kann, wird in drei Themengebieten erforscht, die durch KI intensiv geprägt, wenn nicht sogar revolutioniert werden: Diversität, Demografie und Demokratie. Im Rahmen des Projekts werden neben drei Nachwuchsforschungsgruppen eine Reihe von Anschubforschungsprojekten gefördert.
Laufzeit
04/2022 - 12/2026
Kooperation
Prof. Dr. Steffen Staab (Universität Stuttgart, Institut für Parallele und Verteilte Systeme)
Förderung
Das Projekt wird vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert.
Das Projekt BeeCreative möchte im Feld naturbezogener Nachhaltigkeitsbildung reale Naturerfahrungen mit technologiegestützten Kreativprozessen verbinden, um auf diese Weise eine intensivere Bindung zum sensiblen Thema der Biodiversität aufzubauen. Für einen zielgruppengerechten Zugang verbinden sich reale Umweltorte in Form urban eingebundener Informationstafeln mit einem interaktiv angebundenen KI-gestützen Skizzenbuch zu einer innovativen Lernerfahrung für eine breite Öffentlichkeit.
Laufzeit
01/2023 - 12/2024
Förderung
Das Projekt wird von der Baden-Württemberg Stiftung in Kooperation mit der Heidehof Stiftung in der Förderlinie "Nachhaltigkeit lernen – Kinder gestalten Zukunft" gefördert.
Projektfokus
Aus der Kommission „Platform of Reflection“ des EXC 2075 heraus zielt das Projekt darauf ab, ein tieferes Verständnis der systemischen Strukturen zu entwickeln, welche die Dynamik der Akzeptanz KI-gestützter Systeme in der Gesellschaft und in Organisationen bestimmen. Basierend darauf können potenzielle Risiken und Chancen erkannt und handlungsfähige Strategien abgeleitet werden, die zur Verbesserung unserer sozioökonomischen Systeme beitragen. Im Projekt wird das Thema durch konzeptionelle Analysen, systemdynamische Modellierung und Computersimulation sowie Laborexperimente untersucht.
Laufzeit
02/2023 - 01/2025
Kooperation
(Platform of Reflection; alle Universität Stuttgart)
Förderung
Das Projekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters "Data-Integrated Simulation Science" (EXC 2075).
Abgeschlossene geförderte Projekte
Das Ziel des Projekts UFO besteht darin, berufliche Teilhabe bei sozio-emotionalen Unterstützungsbedarfen zu sichern und dazu gezielt Kompetenzen in der Wahrnehmung und Interpretation emotionaler Befindlichkeiten aufzubauen. Im Konsortium wird ein neuartiges Trainingssystem entwickelt, das Hirnsignale erfasst und abgeleitete emotionale Zustände in spürbare Sinneswahrnehmungen umwandelt. Diese werden durch eine taktile Ausgabe „erfühlbar“ gemacht und ermöglichen es, Befindlichkeiten des Gegenübers zu verstehen. Eine virtuelle Umgebung bietet einen sicheren Trainingsraum, der die Bedürfnisse der Zielgruppe passgenau unterstützen kann. Der Ansatz trägt zur gesellschaftlichen Sensibilisierung bei und fördert Empathie und gegenseitiges Verständnis.
Laufzeit (Projektbeteiligung)
09/2021 - 08/2024
Kooperation
- Institut für Erziehungswissenschaft, Abteilung Berufspädagogik mit Schwerpunkt Technikdidaktik
- Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement
- Fraunhofer IAO
- auticon GmbH
- NIRx Medizintechnik GmbH
- Sensovo GmbH
Förderung
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Förderschwerpunkts "Interaktive Systeme in virtuellen und realen Räumen - Innovative Technologien für die digitale Gesellschaft" gefördert.
Projektfokus
Im Projekt "BeeLife" entwickelten wir eine intelligente App mit begleitenden Projektwerkstätten für den Schulkontext, um Kindern und Jugendlichen die große Bedeutung von Wildbienen für unser Ökosystem vor Augen zu führen.
Laufzeit
12/2020 - 05/2023
Kooperation
Prof. Dr. Günter Daniel Rey (Technische Universität Chemnitz)
Förderung
Das Projekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert.
Projektfokus
Das Projekt MIkado lieferte einen systematischen Einblick in kognitive und affektive Facetten individueller Lernprozesse. Das zentrale Ziel bestand in der systematischen Analyse der Wechselwirkungen zwischen kognitiven und affektiven Prozessen in Abhängigkeit der gewählten Indikatorisierung. In Abgrenzung und Erweiterung zur bislang vorherrschenden Dominanz artifizieller Laborkontexte bildete die Erforschung kognitiv-affektiver Zusammenhänge mit anwendungsorientierten Aufgabensettings den Fokus der Betrachtung.
Laufzeit
10/2020 - 09/2022
Kooperation
- Prof. Dr. Kristina Kögler (Universität Stuttgart)
Förderung
Das Projekt wurde vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg und dem Forschungsrat der Universität Stuttgart gefördert.
Projektfokus
Der Fokus des Projekts lag auf der Konzeption, Durchführung und Auswertung der Jugendstudie Baden-Württemberg 2022 in Zusammenarbeit mit dem Landesschülerbeirat.
Laufzeit
08/2021 - 07/2022
Kooperation
• Prof. Dr. André Bächtiger
• Prof. Dr. Christine Sälzer
• Prof. Dr. Susanne Vogl
(alle Universität Stuttgart)
Förderung
Das Projekt wurde vom Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg gefördert.
Projektfokus
Das Ziel des Internationalen Graduiertenkollegs 2198 "Soft Tissue Robotics" bestand darin, Simulationstechniken und Sensoren weiterzuentwickeln, um eine zielgerichtete Entwicklung neuer Regelungs- und Steuerungstechniken von Robotern, die mit weichen Materialien interagieren, zu ermöglichen.
Laufzeit (Einbindung als beteiligte Wissenschaftlerin)
09/2020 - 08/2021
Kooperation
- Prof. Dr. Oliver Röhrle (Sprecher des GRK 2198, Universität Stuttgart)
- Auckland Bioengineering Institute (University of Auckland, Neuseeland)
Förderung
Das Internationale Graduiertenkolleg 2198 "Soft Tissue Robotics" wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
Projektfokus
Das Ziel des Projekts ACTrain bestand in der Entwicklung und Evaluation eines Prototypen für eine KI-gestützte Trainingssoftware zur Stärkung der Aufmerksamkeitskontrolle auf Basis metakognitiven Feedbacks.
Laufzeit
07/2019 - 03/2021
Kooperation
Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Standort Tübingen
Förderung
Das Projekt wurde durch den Cyber Valley Research Fund gefördert.