Forschung

Eine vollständige Software-Eigenentwicklung vom Konzept über einen Software-Prototyp bis zum vollständigen Produkt.

Das 10 Jahre alte Unternehmen hatte bisher großen Erfolg durch schnelle Innovation in seinen online-Produkten. Durch den Fokus auf Innovation wurden jedoch konzeptionelle und architektonische Änderungen hinten angestellt und dadurch technische Schulden angehäuft, die letztendlich dazu führten, dass die Innovationskraft abnahm. In diesem Projekt sollen interne Software-Werkzeuge neu konzipiert werden, wobei die Umsetzung den täglichen Betrieb nicht beeinträchtigen darf. Idealerweise sollen während der Überarbeitung direkt neue Funktionalitäten umgesetzt werden, die in Kundenprodukten sofortigen Mehrwert schaffen.

• Analyse und Darstellung bisheriger Systemfunktionalitäten und Mängel
• Erstellung und Präsentation von Informationen für das Management zur Darlegung der Notwendigkeit der Überarbeitung
• Informieren und Einbeziehen verschiedener Beteiligter (Nutzersicht, Software-Entwicklung, Produktdesign)
• Planung von Teilzielen und Projektschritten
• User Experience Research
• Recherche von zentralen Libraries
• Funktionales Prototyping eines Web-Frontends

Rückmeldungen von Projektbeteiligten aus dem Feedback-Prozess des Kunden:

• very structured and well prepared for meetings
• an iterative approach that can deal with uncertainty and gets closer to a clear picture on every iteration
• great presenter of results and insights
• inspiring with new angles on old issues
• not only capable on a concept level but also a quick prototyper
• great user-centric end-to-end thinking

Der Kunde wollte sein Geschäft stärker digitalisieren und hat bereits damit angefangen seine Softwarelandschaft seinen Bedürfnissen anzupassen. Dabei stellen sich mehrere Herausforderungen:

• die Fülle von Anforderungen, die sich einerseits aus dem operativen Geschäft, andererseits aus der zukünftigen strategischen Ausrichtung, ergibt
• geringe Erfahrung des Kunden im Bereich Softwareentwicklung und -wartung
• die Größe des Marktes von Softwarekomponenten und Dienstleistungsportalen
• die Notwendigkeit von Schnittstellen zwischen Softwarelösungen für verschiedene Teilaufgaben

• Entwicklung von Domänenverständnis durch Workshop und dauernde Absprachen
• Verständnis der spezifischen Kundenanforderungen
• ständige Diskussion von Zwischenergebnisse, Rückfragen, und weiteren Schritten
• Recherche von Logistik-Portalen
• Recherche von Transportmanagement-Lösungen
• Aufzeigen und Einschätzen von Lösungsalternativen

• Ergebnisbericht:
  • Zusammenfassung der geschäftlichen Ziele
  • allgemeinen Überlegungen zur Gestaltung einer Software-Landschaft
  • konkrete Rechercheergebnisse
• Roadmap für die nächsten Schritte und langfristige Strategieprojekte

Es sollte ein User Interface für eine neuartige Software im Bereich Intralogistik entwickelt werden. Die Software erlaubt es fahrerlose Transportsysteme verschiedener Hersteller in einem System zu überwachen und zu steuern, sowie durch KI-Planungsalgorithmen die Effizienz zu steigern.

• Vor-Ort-Begehungen, Beobachtung und Interviews
• agile Konzeptentwicklung im ständigen Austausch mit dem Kunden
• Erstellung einer UX-Landkarte für die aktuelle und zukünftige Entwicklung des User Interfaces

In agilen Entwicklungsprozessen hat man es ständig mit komplexen Zusammenhängen zu tun. Software-Werkzeuge folgen entweder quantiativen Mustern (z.B. Tabellenverarbeitung), die den Lösungsraum von Anfang an einschränken, oder qualitativen notizartigen Mustern (z.B. Textverarbeitung), die sehr viel Freiheit erlauben, aber keine automatischen Inferenzen zulassen. In diesem Projekt sollte exploriert werden wie ein Werkzeug diese beiden Welten verbinden kann um komplexe Wissensbestände intuitiv zu erfassen und auszuwerten.

• initialer Wegwerf-Prototyp mit JavaScript/React anhand einer konkreten Aufgabe (Aus- wertung von UX-Interviews)
• Konzeption des weiter zu entwickelnden Prototyps
• Identifikation von Alleinstellungsmerkmalen gegenüber anderen Wissenswerkzeugen
• Projektarchitektur mit ClojureScript (mit Reagent/React, shadow-cljs)
• Entwicklung theoretischer Grundkonzepte für eine intuitive und effiziente Aufgabenmodellierung
• Iterative Entwicklung des Prototyps anhand von weiteren realen Anwendungsszenarien (Auswertung UX-Workshops, Konzeption von Texten, Aufgabenplanung, Erstellen von Personas, Literaturrecherche)
• erste Marketingschritte zur Gewinnung von AnwenderInnen

Verwendbares Programm um das Potential der Konzepte zu demonstrieren.
Sort-it selbst ausprobieren

Human-Centered Artificial Intelligence ist ein interdisziplinärer Ansatz um künstliche Intelligenz als Werkzeug für eine bessere Mensch-Maschine-Interaktion zu nutzen. Basierend auf Ergebnissen der Psychologie und Biologie verallgemeinert er klassiche Techniken der künstlichen Intelligenz, sodass sie besser für Menschen verständlich sind und eine natürliche Interaktion zwischen menschlicher und künstlicher Intelligenz erlauben.

Propose

Entscheidungen von Menschen wie Maschinen beruhen auf Alternativen. Im Gegensatz zu gängigen KI-Verfahren sind die Alternativen in meinem Algorithmus nicht vordefiniert, sondern werden im Entscheidungsprozess dynamisch erarbeitet.

Evaluate

Alternativen werden in meinem Modell von unabhängigen Evaluationsprozessen bewertet. Diese repräsentieren verschiedene Gesichtspunkte der Lösungsqualität und können sich widersprechen.

Focus

Bei gängigen KI-Verfahren werden verschieden Evaluationsaspekte durch gewichtete Summen in einen Wert verrechnet. Die Ergebnisse sind meist unintuitiv, da Menschen bei ihren Entscheidungen keine gewichteten Summen bilden, was durch empirische Studien nachgewiesen ist. Mein Verfahren imitiert menschliche Heuristiken mit Methoden der Sozialwahltheorie.

Iterate

Durch wiederholtes Generieren bzw. Adaptieren von Alternativen, Evaluieren und Fokussieren, wird die Lösung schrittweise bestimmt. Das Verfahren kann vollautomatisch ablaufen oder in einem kollaborativen Prozess mit Menschen.

Wissenschaft ist ein iterativer Prozess von Beobachten und Theoriebildung. Genau so habe ich meinen Algorithmus entwickelt und genau so kann er für konkrete Fragestellungen genutzt werden. Durch das Protoyping von Anwendungsfällen bekommt man schnell ein Gefühl dafür was gut funktioniert und wo Verbesserungsbedarf besteht.

In dem Ansatz geht es nicht darum, eine Speziallösung für ein spezifisches Problem zu entwickeln, sondern einen allgemeinen Mechanismus, der auf viele verschiedene Aufgabenstellungen übertragbar ist. Deshalb ist das Verfahren an zwei sehr unterschiedlichen Aufgaben entwickelt worden: dem Traveling Salesperson Problem (einem Problem aus der theoretischen Informatik, das in vielen realen Aufgaben in abgewandelter Form vorkommt) und der Navigation von autonomen Robotern (d.h. der Roboter hat die Aufgabe einen Zielpunkt zu erreichen und muss dafür den nächsten Befehl an seine Räder schicken).

Das Verfahren eignet sich vor allem für Beinahe-Optimierungsprobleme, also Aufgaben, die sich nicht vollständig formalisieren lassen, die jedoch zu unübersichtlich sind um von Menschen ohne technische Unterstützung gelöst zu werden, z.B.

• Erstellung von Produktionsplänen
• Kategorisierung von Produktgruppen
• Planung von Verkaufsniederlassungen
• Bildung von (Kunden-)Kohorten
• Wartung komplexer IT-Systeme

Im Gegensatz zu klassischen Optimierungsverfahren zeichnet sich mein Ansatz aus durch

• hohe Nutzerakzeptanz
• Robustheit
• Verständlichkeit