This cumulative dissertation presents interdisciplinary research in the field of human-computer interaction that is located in both, computer science and psychology. It investigates the implementation and subsequent evaluation of Intelligent Virtual Agents (human-like, interactive characters) with mixed-cultural backgrounds (multiple cultural backgrounds combined in one individual, e.g., as a result of migration). On the one hand, methods from computer science were applied to develop two novel tools that allow for the automatic generation of synthetic non-native speech and for the efficient implementation of Wizard-of-Oz-based interactive scenarios with mixed-cultural Intelligent Virtual Agents (IVAs). On the other hand, methods from psychology were applied to investigate how users perceive cultural behaviours in IVAs and whether their response is congruent to the one seen in human-human interactions. Additionally, to use IVAs in cultural interventions, effective intervention strategies from social psychology were adapted for interactive scenarios with IVAs. The research contribution is divided into two levels: On the first level, basic research on the design and subsequent perception of mixed-cultural IVAs is conducted. With non-native speech being the most reliable cultural marker of mixed-cultural individuals, this dissertation presents work on the design and perception of synthetically generated non-native speech for IVAs. Focusing on the two most salient markers of non-native speech, grammatical mistakes and non-native accents, it evaluates how users perceive IVAs exhibiting these patterns of non-native speech. Furthermore it investigates in which cases non-native accented synthetically generated speech can be used as a cost-efficient and flexible alternative to non-native accented natural speech. To simplify and standardise basic research on the perception of mixed-cultural IVAs with non-native speech, this thesis presents a novel tool for automatically generating mixed-cultural speech for IVAs. The tool enables fast and reliable generation of grammatically incorrect and non-native accented synthetic speech based on empirical research. On the second level, this dissertation presents novel applied research that for the first time implements virtual interactive interventions using mixed-cultural IVAs to raise inter-cultural empathy and reduce implicit cultural bias. Based on previous research from the social sciences and human-computer interaction, this dissertation also presents the implementation of a Wizard-of-Oz prototyping tool for fast and reliable implementations of complex interactive scenarios with mixed-cultural IVAs. This dissertation makes a significant contribution to research on the implementation and perception of mixed-cultural IVAs and their application to reduce implicit cultural bias. Presenting the two newly developed tools to automatically generate non-native speech and design interactive scenarios with convincing mixed-cultural IVAs, it also makes an important technical contribution for agent-based research. / Diese kumulative Dissertation stellt interdisziplinäre Forschung auf dem Gebiet der Mensch-Computer-Interaktion dar, die sowohl in der Informatik als auch in der Psychologie angesiedelt ist. Sie untersucht die Implementierung und anschließende Evaluation von Intelligenten Virtuellen Agenten (menschenähnliche, interaktive Charaktere) mit gemischt-kulturellem Hintergrund (mehrere kulturelle Hintergründe in einem Individuum vereint, z.B. als Folge von Migration). Einerseits wurden Methoden aus der Informatik angewandt, um zwei neuartige Tools zu entwickeln, die die automatische Generierung von synthetischer, nicht-muttersprachlicher Sprache und die effiziente Implementierung von Wizard-of-Oz-basierten interaktiven Szenarien mit gemischtkulturellen Intelligenten Virtuellen Agenten (IVAs) ermöglichen. Andererseits wurden Methoden aus der Psychologie angewandt, um zu untersuchen, wie Benutzer kulturelle Verhaltensweisen in IVAs wahrnehmen und ob ihre Reaktion mit derjenigen in Mensch-Mensch-Interaktionen übereinstimmt. Darüber hinaus wurden effektive Interventionsstrategien aus der Sozialpsychologie für interaktive Szenarien mit IVAs angepasst, um IVAs in kulturellen Interventionen einzusetzen. Der Forschungsbeitrag gliedert sich in zwei Ebenen: Auf der ersten Ebene wird grundlegende Forschung über das Design und die anschließende Wahrnehmung von gemischt-kulturellen IVAs durchgeführt. Da nicht-muttersprachliche Sprache der zuverlässigste kulturelle Marker für gemischt-kulturelle Individuen ist, werden in dieser Dissertation Arbeiten zur Gestaltung und Wahrnehmung von synthetisch erzeugter nicht-muttersprachlicher Sprache für IVAs vorgestellt. Sie konzentriert sich auf die beiden auffälligsten Marker für nicht-muttersprachliche Sprache, nämlich grammatikalische Fehler und nicht-muttersprachliche Akzente, und untersucht, wie Benutzer IVAs wahrnehmen, die diese Muster nicht-muttersprachlicher Sprache aufweisen. Darüber hinaus wird untersucht, in welchen Fällen nicht-muttersprachliche, akzentuierte, synthetisch generierte Sprache als kosteneffiziente und flexible Alternative zu nicht-muttersprachlicher akzentuierter natürlicher Sprache verwendet werden kann. Um die Grundlagenforschung zur Wahrnehmung von gemischtkulturellen IVAs mit nicht-muttersprachlicher Sprache zu vereinfachen und zu standardisieren, wird in dieser Arbeit ein neuartiges Tool zur automatischen Generierung von gemischtkultureller Sprache für IVAs vorgestellt. Das Tool ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Generierung von grammatikalisch inkorrekter und nicht-muttersprachlicher akzentuierter synthetischer Sprache auf der Grundlage empirischer Untersuchungen. Auf der zweiten Ebene stellt diese Dissertation neuartige angewandte Forschung vor, die zum ersten Mal virtuelle interaktive Interventionen mit gemischt-kulturellen IVAs implementiert, um interkulturelle Empathie zu erhöhen und implizite kulturelle Voreingenommenheit zu reduzieren. Basierend auf früherer Forschung aus den Sozialwissenschaften und der Mensch-Computer-Interaktion wird in dieser Dissertation auch die Implementierung eines Wizard-of-Oz-Prototyping-Tools für die schnelle und zuverlässige Umsetzung komplexer, interaktiver Szenarien mit gemischt-kulturellen IVAs vorgestellt. Diese Dissertation leistet einen bedeutenden Beitrag zur Forschung über die Implementierung und Wahrnehmung gemischt-kultureller IVAs und deren Anwendung zum Abbau impliziter kultureller Vorurteile. Mit der Vorstellung von zwei neu entwickelten Tools zur automatischen Generierung nicht-muttersprachlicher Sprache und zum Entwurf interaktiver Szenarien mit überzeugenden, gemischt-kulturellen IVAs, leistet sie auch einen wichtigen technischen Beitrag zur agentenbasierten Forschung.

These are the proceedings of the International Workshop on Reactive Concepts in Knowledge Representation (ReactKnow 2014), which took place on August 19th, 2014 in Prague, co-located with the 21st European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2014).

Weingarten, Diplomarbeit, 2006.

Stuttgart, Univ., Diss., 2003.

These are the proceedings of the International Workshop on Reactive Concepts in Knowledge Representation (ReactKnow 2014), which took place on August 19th, 2014 in Prague, co-located with the 21st European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2014).

Simulations (MASim) and non-rational behaviour. This non-rational behaviour is here based on the Prospect Theory [KT79] (PT), which is compared to the rational behaviour in the Expected Utility Theory [vNM07] (EUT). This model was used to design a modified Q-Learning [Wat89, WD92] algorithm. The PT based Q-Learning was then integrated into a proposed agent architecture. Because much attention is given to a limited interpretation of Simon's definition of bounded-rationality, this interpretation is broadened here. Both theories, rationality and the non-rationality, are compared and the discordance in their results discussed. The main contribution of this work is to show that an alternative is available to the EUT that is more suitable for human decision-makers modelling. The evidences show that rationality is not appropriated for modelling persons. Therefore, instead of fine-tuning the existent model the use of another one is proposed and evaluated. To tackle this, the route choice problem was adopted to perform the experiments. To evaluate the proposed model three traffic scenarios are simulated and their results analysed.

In this thesis a Simulator of the Immune System (IS) is developed. The implemented models of the IS refines and extends models of existing Artificial IS. / In der Arbeit wird der Prototyp eines Immunsystem-Simulators erstellt, der die vorhandenen Modelle Künstlicher Immunsystem verfeinert und die Untersuchung der Einflüsse verschiedener Parameter erlaubt.

Heutige Systeme für die Fertigungssteuerung müssen viele unterschiedliche Problemstellungen lösen. Vor allem die Komplexität der Anforderungen sowie die unterschiedlichen Interessen am Ablaufplan, wie hohe Termintreue, kurze Durchlaufzeiten und geringe Produktionskosten, gilt es zu beachten. Erschwert wird dies durch kurze Planungsfristen und hohe Flexibilitätsanforderungen. Komplexe Problemstellungen werden in der künstlichen Intelligenz unter anderem durch den Einsatz von Multiagentensystemen gelöst. Ein solches System zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität sowie schnelle Reaktion auch auf unbekannte und nicht spezifizierte Ereignisse aus. Im Rahmen dieser Arbeit werden beide Forschungsgebiete miteinander verknüpft und so der Ansatz des agentenbasierten Fertigungsmanagements verfolgt. Der Schwerpunkt wird dabei auf die Ablaufplanung mit Anwendung auf produzierende Unternehmen gelegt. Vorgestellt wird ein Konzept, das auf Basis der Multiagenten-Technologie neue Aufträge möglichst schnell einplant und das eine Reparatur zur Herstellung der Konsistenz des Planes binnen Sekunden durchführt. Weiterhin findet die Vorstellung einer Planoptimierung statt, welche die vom Bediener spezifizierten Optimalitätsbedingungen umsetzt. Alle diese Verfahren laufen dezentral durch die Agenten ab und werden nur grob durch einen speziellen Agenten gesteuert. Grundlage des Systems ist ein Bewertungssystem, das den Plan anhand verschiedener Kriterien beurteilt. Zur Überprüfung der Funktion des erarbeiteten Konzeptes wurde ein Prototyp implementiert und anschließend analysiert. Trotz der Anwendung auf die Fertigungssteuerung sind alle Ansätze allgemein gehalten und können somit auch auf andere Bereiche, in denen eine Planung erforderlich ist, angewendet werden.

Texte remanié de: Dissertation--Wirtschaftswissenschaft--Berlin--Freie Universität, 2006. / Bibliogr. p. 337-369.

Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 2008 / Hergestellt on demand