Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2004

Poröses InP: Ein neuartiges Trägermaterial für biosensorische Anwendungen

Prof. Dr. Patrik Schmuki
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Korrosion und Oberflächentechnik)

Dr.-Ing. Thierry Djenizian
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Korrosion und Oberflächentechnik)

Prof. Dr. M. J. Sailor
University of California, San Diego
Department of Chemistry and Biochemistry

Dieses Projekt entsprang aus unseren laufenden Arbeiten, worin poröses InP, das durch oszillierende Anodisierung in HCl hergestellt wurde, auf sensorische Anwendungen bin untersucht wurde. Erstmals konnte gezeigt werden, dass Adsorption von kleinen organischen Molekülen (Saccharose) Änderungen im Brechungsindex von porösem InP bewirkt. Die exzellente Sensitivität zusammen mit der hohen Stabilität machen poröses InP zu einem idealen potenziellen Substrat für biosensorische Anwendungen. Bei dieser Arbeit können wir auf den Erfahrungen der Bayerischen und Kalifornischen Gruppe aufbauen was die Herstellung neuer optischer Biosensoren auf Basis chemisch modifizierter porösen InP-Dünnfilmen betrifft. Die Detektion der reversiblen Bindung von IgG an eine Protein A-modifizierte Oberfläche wird in Zukunft untersucht. Molekulare Bindungen werden durch eine Wellenlängenverschiebung der Fabry-Perot Fransen detektiert. Ebenfalls werden wir zukünftig sowohl die Sensitivität als auch die Stabilität eines solchen Systems mit Biosensoren auf Basis porösen Siliziums vergleichen und detailliert untersuchen.

Abschlussbericht
Im Bereich Mensch-Maschine Interaktion zeichnet sich der Trend ab, Aspekte der zwischenmenschlichen Kommunikation zu simulieren. Computer werden immer weniger als Werkzeuge, sondern eher als Partner oder Assistenten wahrgenommen, an die Aufgaben delegiert werden können. Ziel des Projekts APA (Affektive Pädagogische Agenten) war die Entwicklung einer neuen Generation von synthetischen Lernagenten, die in der Lage sind, mit dem Benutzer auf sozial angemessene Art und Weise zu interagieren. Dies beinhaltet den Ausdruck von Emotionen durch Mimik, Gestik und Sprache sowie soziale Verhaltensweisen wie Höflichkeit und Mitgefühl. Solche Agenten sind von hoher Relevanz für Tutorsysteme, da sie zur Motivation, zum Engagement und zum Selbstvertrauen des Lernenden beitragen und helfen, negative Gefühle wie Frustration oder Versagensängste abzubauen.

In bisherigen Arbeiten zur Modellierung und Simulation zwischenmenschlicher Verhaltensformen wurden kulturelle Aspekte größtenteils außer Acht gelassen. Innerhalb des APA Projekts wurden Tutorstrategien von animierten Agenten im Hinblick auf ihre Wirkung bei Lernenden aus unterschiedlichen Kulturkreisen untersucht. In Kooperation mit einer weiteren kalifornischen Partneruniversität, der University of California, Santa Barbara (UCSB), wurde eine interdisziplinäre Studie mit 43 amerikanischen und 83 deutschen Studierenden durchgeführt. Ausgangspunkt für die Studie war ein an der University of California entwickeltes computerbasiertes Modell für Tutorstrategien, die unterschiedliche Formen von Höflichkeit reflektieren. Die Versuchspersonen in USA und in Deutschland wurden gebeten, die ihnen in Englisch bzw. Deutsch präsentierten Strategien unter zwei Gesichtspunkten (Kooperativität, zugebilligte Entscheidungsfreiheit) zu bewerten.

Die Ergebnisse der Studie lassen sich wie folgt zusammenfassen: Es besteht eine signifikante Übereinstimmung zwischen amerikanischen und deutschen Studierenden für die subjektive Wahrnehmung von Höflichkeit bei computerbasierten Tutoragenten. Kleinere Unterschiede wurden in einzelnen Fällen beobachtet, bei denen eine direkte Übersetzung von Tutorstrategien vom Englischen ins Deutsche nicht möglich war. Die Unterscheidung zwischen „Du“ und „Sie“, die im Deutschen u.a. den sozialen Status widerspiegelt, hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Wahrnehmung von Höflichkeit bei Computeragenten.

Die Ergebnisse bestätigen frühere Studien, nach denen die Entwickler von Tutorsystemen in Betracht ziehen sollten, dass Lernende dazu tendieren, computerbasierte Agenten als soziale Kommunikationspartner anzusehen. Die Ergebnisse lieferten wichtige Anhaltspunkte für die Modellierung des Verhaltens computerbasierter Agenten an USC/ISI und an der Universität Augsburg.

Während eines einmonatigen Aufenthalts von Prof. André an USC/ISI wurde die Rolle von Kopfbewegungen und Gestik bei Tutorstrategien untersucht. Aufbauend auf dieser Arbeit werden derzeit im Rahmen des Europäischen Elitenetzwerks Humaine interkulturelle Effekte von Gesten animierter Agenten untersucht, wobei zwei Institute in Frankreich (IUT de Montreuil und LIMSI-CNRS) involviert wurden.

Die Ergebnisse der Studie wurden gemeinsam auf der AIED 2005 (International Conference in Artificial Intelligence and Education) in Amsterdam im Juli 2005 präsentiert [Johnson et al. 2005]. Durch das Projekt wurde ein mehrtägiger Aufenthalt von Prof. Johnson an der Universität Augsburg im März 2004 sowie ein einmonatiger Aufenthalt von Prof. André an USC/ISI im März 2005 finanziert. Darüber fanden fünf zusätzliche (nicht über BaCaTeC finanzierte) Treffen anlässlich von Workshops und Konferenzen in Kloster Irsee/Bayern im Juni 2004, in Marina del Rey/USA im Oktober 2004, in Augsburg im März 2005, in Lissabon im April 2005 und in Amsterdam im Juli 2005 statt.

Literaturverzeichnis:
Lewis Johnson, Richard Mayer, Elisabeth André, and Matthias Rehm. Cross-Cultural Evaluation of Politeness in Tactics for Pedagogical Agents. In Proc. of the 12th International Conference on Artificial Intelligence in Education (AIED), 2005.