Cognitive Modeling

Bachelor- & Masterarbeitsthemen - auch angepasst geeignet als Laborpraktika

Notizen:

  • Die Themen unten können wahlweise in Deutsch oder Englisch bearbeitet werden - egal, ob diese nun hier in Deutsch oder Englisch beschrieben werden.
  • Grundsätzlich können alle nachstehenden Themen flexible angepasst werden. Ob das Thema nun ein Bachelor-, Master- oder Laborprojektthema ist, muss dann im Detail bei der ersten Besprechung festgelegt werden.
  • Bitte schauen Sie auch gerne unsere aktuellsten Publikationen an (siehe Google Scholar und dort auch gerne nach weiteren Arbeiten meiner Post-Docs suchen), denn dort finden Sie teilweise noch aktuellere Themen, die Sie interessieren könnten.
  • Kontaktieren Sie uns bei Interesse einfach via Email, skizzieren Sie Ihr Interesse und Ihren aktuellen Wissenstand (z.B. Programmiererfahrung; Vorlesungen, die Sie bereits zum Thema passend belegt haben, etc.) und machen Sie einen ersten Besprechungstermin aus. Wir schätzen es auch, wenn Sie Ihr aktuelles Transcript of Records mitschicken, dann sehen wir gleich, welche VLs Sie schon alle belegt haben. ...oder kommen Sie auch einfach gerne persönlich auf uns zu.

Notes (same ones in English for your convenience):

  • Theses and lab project topics are available in English and German - regardless if they appear here in English or German descriptions.
  • Topics can be modified to be suitable for Bachelor-, Laboratory-, or Masterthese projects.
  • Please also have a look at our most recent publications (you may also consult Google Scholar and also search for the post-docs in my group there), where you might even more up-to-date topics.
  • Please simply contact me (Prof. Butz) or one of my post-docs if you are interested in writing your thesis or pursuing a labproject with us. In your Email, please specify the topic of interest, your background, and the reason for your interest. We also appreciate if you can attach your current transcript of records to your Email (so we can see the list of courses you have done already). ... and of course, feel free also to approach us in person.

Technische Themen

Modulare, Generative Künstliche Neuronale Netze

Wie können wir ein Objekt erkennen, egal wo es gerade im Raum zu finden ist? Wie können wir Verdeckungen ignorieren? Wieso erkennen wir Objekt überhaupt, separat vom Rest der Welt? Vorhandene Künstliche Neuronale Netze sollen weiter entwickelt werden, um diese Fragen zu beantworten.

Kontakt: Sebastian Otte

Retrospective Binding, Perspective Taking and Attention in Artificial Neural Networks

Generative neural networks are applied to flexibly infer (i) bindings of, (ii) the perspective onto, and (iii) attention on particular subsets of the incoming stimuli. Stimuli include for example biological motion patterns or agent interaction dynamics.

Spatiotemporal Generative Graph Neural Networks

We are gathering data and applying our DISTANA graph neural network architecture with the goal to model environmnetal processes, including weather dynamics, soil erosion, and water flow. Projects include modifications of the DISTANA system, application to new datasets, as well as the gathering and structuring of datasets.

Probabilistic Predictions and Surprise for Abstraction

Our generative neural networks are being enhanced such that they predict probabilitiy densities rather than probabilities or mere values / classes. Additionally, we use the developing encodings to identify transitional states, to learn to anticipate such transitions, and to conceptualize the distinct events that are unfolding between the transitional states.

Project: Pre-Prosthetic Training Game for Upper-Limb Amputees

MSc thesis in collaboration with the BG Clinic, Dr. Cosima Prahm and Michael Bressler

Topic and Lab Introduction
With 1/3 of all injuries, the hand is the part of the body most frequently injured in occupational accidents. The best possible restoration of these deficiencies requires intensive functional aftercare. However, success depends not only on the surgical expertise, but also on knowledge about hand functionality, especially grasping and movement behavior of an impaired hand. Therefore, we have developed different strategies that combine surgical techniques with complex technical systems. We have now assembled an expert Bionic Reconstruction team at the BG Trauma Clinic Tübingen and collaborate with the chair of Cognitive Modelling to focus on the restoration of hand functions with biological and technical means. Our approach is evidence-based, human-centered and explorative.

Description:
Learning to use a myoelectric prosthesis can be a frustrating process. This causes a high number of users to abandon their devices due to a lack of motivation to train in absence of a physiotherapist. Our goal is to develop a mobile training app where patients can learn to control their future myoelectric prosthesis. The use of a Thalmic MyoArmband in combination with an android tablet allows for a simple and portable solution. A combination of pattern recognition
based gesture generation with free arm motions provides a realistic training of prosthesis control concerning everyday
situations. In order to encourage patients to perform the exercises at home conscientiously and regularly, we want to design a gamified training experience with the Unity game engine by using typical game elements such as scores, leaderboards or achievements to be unlocked.
Objectives:
We want to document the initial skill level and track changes in accuracy and time required to complete an exercise over the course of the patient's rehabilitation program. We also want to record usage data during home exercise to determine the patients willingness and motivation. With regard to the recorded accuracy and exercise duration of patients, these can be incorporated into their overall rehabilitation process. By analyzing the collected usage data in combination with usability and motivation questionnaires, we aim to gain insight into the factors that have a motivating or demotivating effect on the patients.

Interested? Contact: Dr. med. scient. Cosima Prahm

Modellier- und Experimental-kognitionswissenschaftliche Themen

Was sagen die Augen dazu? ... wie manuelle Objektinteraktionen ausgewählt werden.

Mittels einer eye-tracking Studie sollen manuelle Objektinteraktionen getrackt und ausgewertet werden. Die Frage ist, ob man mittels der Augenfixationen vorhersagen kann, wie die Versuchsperson mit dem Objekt interagieren wird.

Kontakt: Johannes Lohmann

Mechanismen antizipativer Verhaltenssteuerung

Das zentrale Nervensystem reagiert nicht einfach auf Reize, vielmehr trifft es kontinuierlich Vorhersagen über selbst- und fremdverursachte Änderungen im sensorischen Strom. Die dabei genutzten Modelle verbinden Sensorik und Motorik in einem gemeinsamen Format, sie sind die Grundlage für die Erkenntnis der Welt und die zielgerichtete Interaktion mit ihr. Die Eigenschaften dieser Modelle, ihre lernbedingte Änderung und die Art und Weise wie sie zielgerichtetes Verhalten ermöglichen, untersuchen wir in verhaltensexperimentellen Studien. Dazu kombinieren wir häufig motion capture Technologien mit virtuellen Realitäten (VR), um typische sensomotorische Zusammenhänge aufzulösen.

Kontakt: Johannes Lohmann

Wissenserwerb in virtuellen Lernumgebungen

VR-Technologien erlauben die Darstellung von Lerninhalten im dreidimensionalen Raum. Gegenüber der zweidimensionalen Darbietung sollten sich verschiedene Vorteile zeigen, beispielsweise sollte das Gedächtnis entlastet werden, da Lerninhalte parallel dargeboten werden können. In diesem Projekt vergleichen wir 2D und 3D Lernumgebungen gemeinsam mit KollegInnen vom Leibniz-Institut für Wissensmedien. Das schließt sowohl verhaltensexperimentelle Studien, als auch die Programmierung von Benutzerschnittstellen in der VR ein.

Kontakt: Johannes Lohmann

Learning about Others

We are conducting online experiments and modeling the data with our current enhanced and modified rational speech act models. Here we explore how people generate inferences about others and interact with them in an information-gain oriented manner.