Submitted by Isabel Villela (isabelcristina.villela@gmail.com) on 2017-07-31T14:55:10Z No. of bitstreams: 1 VILLELA_Isabel CF-Comunicação_Política.pdf: 13555825 bytes, checksum: d3756e9971b8f66ddfceefdfe6bd9a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2017-08-09T15:03:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VILLELA_Isabel CF-Comunicação_Política.pdf: 13555825 bytes, checksum: d3756e9971b8f66ddfceefdfe6bd9a1c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T15:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VILLELA_Isabel CF-Comunicação_Política.pdf: 13555825 bytes, checksum: d3756e9971b8f66ddfceefdfe6bd9a1c (MD5) / CNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico e CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Houve no Brasil, seguindo tendência mundial de democracia direta e/ou participativa, uma grande expectativa a partir da Constituição de 1988. Entretanto, as práticas cidadãs nos dias atuais se mostram subsumidas pelo sistema político burocrático tradicional e assim cristalizam vícios e problemas verificados na tradição hierárquica de deliberação coletiva de fins sufragista que a democracia participativa e/ou direta propõe superar. Esta tese procede um exame crítico da ação política participativa para entender seu significado e a relação com o telos democrático em busca de uma causa ao problema da efetividade que norteia o debate atual em torno das instituições participativas (IPs). Já identificado na literatura com o operacional da democracia em abordagens distintas e inconclusivas, o problema se mostra na interdependência de pelo menos três dimensões de telos democrático - justificação moral, legitimidade política e valor pedagógico de democracia. Este argumento de tese apenas se estrutura na interseção teórica da comunicação, democracia e pedagogia e é testado no estudo de caso de um conselho gestor específico - o Concidades-Ba. As conclusões confirmam que a ação política das IPs, ancorada na qualidade da interface social como operacional do telos democrático, pode efetivar (ou não) a autonomia coletiva no contrato social vigente ao tempo em que empodera (ou não) o espaço público de debate e assim distingue (ou não) entre a ação política de participação e o modelo tradicional de fins eleitorais. Resulta, desse modo, na formação de certa cultura política – de sentido negativo ou positivo para a democracia. / In Brazil, following the worldwide trend of direct and / or participatory democracy, there was a great expectation from the 1988 Constitution. However, today's citizen practices are subsumed by the traditional bureaucratic political system and thus crystallize vices and problems verified in the hierarchical tradition of collective deliberation of suffragist ends that participatory and / or direct democracy propose to overcome. This thesis critically examines participatory political action to understand its meaning and the relationship established with democratic telos to identify a cause of the problem of effectiveness that guides the current debate around participatory institutions (PIs). Already identified in the literature with the operation of democracy in different and inconclusive approaches, the problem is shown in the interdependence of at least three dimensions of democratic telos - moral justification, political legitimacy and pedagogical value of democracy. The thesis argument is structured only through the theoretical intersection between communication, democracy and pedagogy and is tested in the case study of a specific management council - the Concidades-Ba. The conclusions confirm that the political action of the PIs, anchored in the quality of the social interface as operational of the democratic telos, can effect (or not) the collective autonomy in the social contract; can empowers (or not) the public space of debate; and thus distinguishes (or not) the political action of participation from the traditional model of electoral purposes. In this way, it results in the formation of a certain political culture - in a negative or positive sense for democracy.

In dieser Dissertation wurde ein Voice User Interface (VUI) für Socially Assistive Robot (SAR) konzipiert und entwickelt, mit dem Ziel, eine sprachbasierte Interaktion in Pflegeanwendungen zuermöglichen. Diese Arbeit schließt eine Forschungslücke, indem sie ein VUI entwickelt, das mit der natürlichen deutschen Alltagssprache operiert. Der Fokus lag auf der Nutzung von Fortschritten im Bereich der Deep Learning-basierten Sprachverarbeitung, um die Anforderungen der Robotik und der Nutzergruppen zu erfüllen. Es wurden zwei zentrale Forschungsfragen behandelt: die Ermittlung der Anforderungen an ein VUI für SARs in der Pflege und die Konzeption sowie Implementierung eines solchen VUIs. Die Arbeit erörtert die spezifischen Anforderungen der Robotik und der Nutzenden an ein VUIs. Des Weiteren wurden die geplanten Einsatzszenarien und Nutzergruppen des entwickelten VUIs, einschließlich dessen Anwendung in der Demenztherapie und in Pflegewohnungen, detailliert beschrieben. Im Hauptteil der Arbeit wurde das konzipierte VUI vorgestellt, das durch seine Offline-Fähigkeit und die Integration externer Sensoren und Aktoren des Roboters in das VUI auszeichnet. Die Arbeit behandelt auch die zentralen Bausteine für die Implementierung des VUIs, darunter Spracherkennung, Verarbeitung transkribierter Texte, Sentiment-Analyse und Textsegmentierung. Das entwickelte Dialogmanagement-Modell sowie die Evaluierung aktueller Sprachsynthesesysteme wurden ebenfalls diskutiert. In einer Nutzerstudie wurde die Anwendbarkeit des VUIs ohne spezifische Schulung getestet, mit dem Ergebnis, dass Teilnehmende 93% der Aufgaben erfolgreich lösen konnten. Zukünftige Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten umfassen Langzeit-Evaluationen des VUIs in der Robotik und die Entwicklung eines digitalen Assistenten. Die Integration von LLMs undmultimodalen Modellen in VUIs stellt einen weiteren wichtigen Forschungsschwerpunkt dar, ebenso wie die Effizienzsteigerung von Deep Learning-Modellen für mobile Roboter.:Zusammenfassung 3 Abstract 4 1 Einleitung 13 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.1 RobotikinderPflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.2 AmbientAssistedLiving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3 ZielsetzungundForschungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4 AufbauderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 Grundlagen 19 2.1 SociallyAssistiveRobotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 VoiceUserInterfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 DeepLearningzurSprachverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3 Konzeption 33 3.1 AnforderungenältererMenschenanVUIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 AnforderungenderRobotikanVUIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3 Anwendungskontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.1 RobotergestützteMAKS-Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3.2 AALWohnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4 Nutzeranalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 EntwicklungszielefürdasVUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4 Systemarchitektur 45 4.1 Architekturentscheidungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 KomponentendesVUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.1 Systemkontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.2 AllgemeinesKomponentenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.3 DetailliertesKomponentenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.3 ModulareerweiterbareInteraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.3.1 InteraktiondurchSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7 4.3.2 SchnittstellenmodellderSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3.3 ImplementierungsmodellderSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5 Spracherkennung 59 5.1 VomgeprochenenWortzumText . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2 VoiceActivityDetection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.3 AutomaticSpeechRecognotion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.3.1 Evaulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5.3.2 OptimierungderModellefürCPUInferenz . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6 Sprachverarbeitung 71 6.1 VomTextzurIntention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.2 Intent-ErkennungundNamedEntityRecognition . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.3 SegmentierungvonAussagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.3.1 Datensatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.3.2 Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.3.3 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.3.4 Ablationsstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.3.5 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6.4 TextbasierteSentimentanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.4.1 Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6.4.2 Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 6.4.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 7 DialogManagment 97 7.1 VonderIntentionzurAktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 7.2 VerfahrenfürdasDialogManagment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 7.3 EinmodularesDialogManagment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 7.4 Sprachsynthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 8 EvaluationdesFrameworks 107 8.1 AufbauundZielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 8.2 TestdesignundMethodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 8.3 TeilnehmendederStudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 8.4 AnalyseundInterpretationderErgebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 8.5 EinschränkungenderStudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 8.6 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118 9 ZusammenfassungundAusblick 121 9.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 9.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124 / In this dissertation, a Voice User Interface (VUI) for Socially Assistive Robot (SAR) was designed and developed, with the aim of enabling voice-based interaction in care applications. This work fills a research gap by developing a VUI that operates with natural everyday natural everyday German language. The focus was on utilising advances in the field of deep learning-based speech and language processing to fulfil the requirements of robotics and user groups. Two central research questions were addressed: determining the requirements for a VUI for SARs in care applications and the design and implementation of such a VUIs. The work discusses the specific requirements of robotics and the users of a VUI. Furthermore, the planned application scenarios and user groups of the developed VUI, including its application in dementia therapy and in care homes, were described in detail. In the main part of the thesis, the designed VUI was presented, which is characterised by its offline capability and the integration of external sensors and actuators of the robot into the VUI. The thesis also deals with the central building blocks for the implementation of the VUIs, including speech recognition, processing of transcribed texts, sentiment analysis and text segmentation. The dialogue management model developed and the evaluation of current speech synthesis systems were also discussed. In a user study, the applicability of the VUIs was tested. Without specific training, the participants were able to successfully solve 93% of the tasks. Future research and development activities should include longterm evaluations of the VUIs in robotics and the development of a digital assistant. The integration of LLMs and multimodal models in VUIs is another important research focus, as is increasing the efficiency of deep learning models for mobile robots:Zusammenfassung 3 Abstract 4 1 Einleitung 13 1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.1 RobotikinderPflege . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.2.2 AmbientAssistedLiving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3 ZielsetzungundForschungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.4 AufbauderArbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 Grundlagen 19 2.1 SociallyAssistiveRobotics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 VoiceUserInterfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3 DeepLearningzurSprachverarbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3 Konzeption 33 3.1 AnforderungenältererMenschenanVUIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 AnforderungenderRobotikanVUIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3 Anwendungskontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.3.1 RobotergestützteMAKS-Therapie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3.2 AALWohnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4 Nutzeranalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 EntwicklungszielefürdasVUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4 Systemarchitektur 45 4.1 Architekturentscheidungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 KomponentendesVUI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.1 Systemkontext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.2 AllgemeinesKomponentenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2.3 DetailliertesKomponentenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.3 ModulareerweiterbareInteraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.3.1 InteraktiondurchSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 7 4.3.2 SchnittstellenmodellderSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3.3 ImplementierungsmodellderSkills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5 Spracherkennung 59 5.1 VomgeprochenenWortzumText . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2 VoiceActivityDetection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.3 AutomaticSpeechRecognotion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.3.1 Evaulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 5.3.2 OptimierungderModellefürCPUInferenz . . . . . . . . . . . . . . . . 67 6 Sprachverarbeitung 71 6.1 VomTextzurIntention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.2 Intent-ErkennungundNamedEntityRecognition . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 6.3 SegmentierungvonAussagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.3.1 Datensatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.3.2 Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.3.3 Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.3.4 Ablationsstudien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.3.5 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6.4 TextbasierteSentimentanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.4.1 Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6.4.2 Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 6.4.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 7 DialogManagment 97 7.1 VonderIntentionzurAktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 7.2 VerfahrenfürdasDialogManagment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 7.3 EinmodularesDialogManagment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 7.4 Sprachsynthese. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103 8 EvaluationdesFrameworks 107 8.1 AufbauundZielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 8.2 TestdesignundMethodologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107 8.3 TeilnehmendederStudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .110 8.4 AnalyseundInterpretationderErgebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .111 8.5 EinschränkungenderStudie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117 8.6 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .118 9 ZusammenfassungundAusblick 121 9.1 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .121 9.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124