DE102017126457A1 - Device for supporting a user in a workplace, method and computer program product - Google Patents

Device for supporting a user in a workplace, method and computer program product Download PDF

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (1) zur Unterstützung eines Benutzers (2) an einem Arbeitsplatz (3) beschrieben. Die Vorrichtung (1) verfügt über eine dem Arbeitsplatz (3) zugeordnete Datenverarbeitungsanlage (4), wenigstens eine am Arbeitsplatz (3) vorhandene und mit der Datenverarbeitungsanlage (4) verbundene Ausgabeeinheit (10), eine Eingabeeinheit (9 und eine Vielzahl von am Arbeitsplatz (3) vorhandenen und von der Datenverarbeitungsanlage verwalteten Arbeitsgeräten (11), die zur Ausführung der am Arbeitsplatz (3) ausgeführten Tätigkeiten verwendbar sind. Die Vorrichtung (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Datenverarbeitungsanlage (4) dazu eingerichtet ist, Vorgänge am Arbeitsplatz (3), die die Arbeitsgeräte (3) einbeziehen, mittels der Arbeitsgeräte (11) und/oder der Eingabeeinheit (9) zu erfassen, auf der Grundlage der erfassten Vorgänge mittels einer neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) eine Situation zu erkennen und auf der Grundlage der erkannten Situation eine Nachricht an den Benutzer (2) auszugeben. Ferner wird ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung beschrieben.A device (1) for supporting a user (2) at a workstation (3) is described. The device (1) has a data processing system (4) associated with the workstation (3), at least one output unit (10) present at the workstation (3) and connected to the data processing system (4), an input unit (9 and a plurality of at the workstation (3) existing work equipment (11) managed by the data processing equipment and usable to carry out the work carried out at the work station (3) The apparatus (1) is characterized by the fact that the data processing equipment (4) is designed to handle operations on the workstation (3) Workstation (3) involving the implements (3) to be detected by means of the implements (11) and / or the input unit (9), to recognize a situation on the basis of the detected events by means of a neuromorphic processing component (42), and to recognize the situation On the basis of the detected situation, a message is output to the user (2) Furthermore, a method for operating the device is described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Benutzers an einem Arbeitsplatz mit:

  • - einer dem Arbeitsplatz zugeordneten Datenverarbeitungsanlage,
  • - wenigstens einer am Arbeitsplatz vorhandenen und mit der Datenverarbeitungsanlage verbundenen Ausgabeeinheit zur Widergabe von Information,
  • - wenigstens einer am Arbeitsplatz vorhandenen und mit der Datenverarbeitungsanlage verbundenen Eingabeeinheit, die allein dem Zweck dient, Daten an die Datenverarbeitungsanlage zu übermitteln,
  • - einer Vielzahl von am Arbeitsplatz vorhandenen und von der Datenverarbeitungsanlage verwalteten Arbeitsgeräten, die zur Ausführung der am Arbeitsplatz ausgeführten Tätigkeiten verwendbar sind.
The invention relates to a device for assisting a user in a workplace with:
  • - a data processing system associated with the workstation,
  • at least one output unit present at the workstation and connected to the data processing system for the purpose of displaying information,
  • - at least one input unit located at the workstation and connected to the data processing system, the sole purpose of which is to transmit data to the data processing system,
  • - a variety of work equipment available at the workplace and managed by the data processing equipment, which can be used to carry out activities carried out at the workplace.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.The invention further relates to a method for operating the device and a computer program product.

Aus der CN 206058263 U ist ein Laborsystem bekannt, bei dem Daten an verschiedenen Laborarbeitsplätzen gesammelt und über eine Netzwerkverbindung an ein Hauptterminal weitergegeben werden, wo die Daten ausgewertet werden. Das bekannte Laborsystem ermöglicht die zentrale Planung und Auswertung von Laboruntersuchungen vom Hauptterminal aus und ermöglicht daher die effiziente Nutzung von Laborressourcen.From the CN 206058263 U A laboratory system is known in which data is collected at various laboratory workstations and passed through a network connection to a main terminal where the data is evaluated. The well-known laboratory system enables the central planning and evaluation of laboratory examinations from the main terminal and therefore enables the efficient use of laboratory resources.

Bei der Ausführung von Labortätigkeiten oder anderen Tätigkeiten mit wissenschaftlichem Charakter tritt häufig die Situation auf, dass der Benutzer Unterstützung benötigt, entweder weil die Abläufe komplex sind und daher nur schwer zu beherrschen sind, oder weil das präsente Fachwissen des jeweiligen Benutzers nicht ausreicht, um die anstehenden Aufgaben bewältigen zu können. Diese Situation wird mit dem Fortschreiten der Technik immer häufiger auftreten.When carrying out laboratory work or other activities of a scientific nature, the situation often arises that the user needs assistance, either because the processes are complex and therefore difficult to master, or because the user's current expertise is not sufficient to support them to be able to handle upcoming tasks. This situation will occur more and more with the advancement of technology.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung für die Unterstützung von Benutzern an Arbeitsplätzen zu schaffen.Based on this prior art, the invention is therefore an object of the invention to provide an improved device for supporting users at workstations.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.This object is achieved by a device, a method and a computer program product having the features of the independent claims. In dependent claims advantageous embodiments and developments are given.

Bei der Vorrichtung ist die Datenverarbeitungsanlage dazu eingerichtet, Vorgänge am Arbeitsplatz, die die Arbeitsgeräte einbeziehen, mittels der Arbeitsgeräte und/oder der Eingabeeinheit zu erfassen. Diese Vorgänge können entweder Handlungen sein, die der Benutzer am Arbeitsplatz ausführt, oder Geschehnisse sein, die im Zusammenhang mit der Anwendungen der Arbeitsgeräte zu einem Arbeitszweck sein. Die Datenverarbeitungsanlage ist ferner dazu eingerichtet, mittels einer neuromorphen Verarbeitungskomponente eine Situation zu erkennen und auf der Grundlage der erkannten Situation eine Nachricht an den Benutzer auszugeben. Die Vorrichtung ist damit in der Lage den Benutzer situationsabhängig auf wirksame Weise zur unterstützen.In the apparatus, the data processing system is adapted to detect operations in the workplace that involve the implements by means of the implements and / or the input unit. These operations may be either actions performed by the user in the workplace or events related to the applications of the implements. The data processing system is further configured to recognize a situation by means of a neuromorphic processing component and to output a message to the user on the basis of the detected situation. The device is thus able to assist the user depending on the situation in an effective manner.

Bei einer Ausführungsform verfügt die Datenverarbeitungsanlage über wenigstens eine Verarbeitungsschicht, die jeweils wenigstens eine Baugruppe aufweist, in der eine Verarbeitungseinheit mit wenigstens einer neuromorphen Verarbeitungskomponente ausgebildet ist. Die Strukturierung in verschiedene Verarbeitungsschichten ermöglicht die verschiedenen Verarbeitungsschichten für die jeweiligen Aufgaben separat zu trainieren. Außerdem kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit in den verschiedenen Verarbeitungsschichten entsprechend den zu erfüllenden Aufgaben unterschiedlich ausfallen und an die jeweiligen Aufgaben angepasst sein.In one embodiment, the data processing system has at least one processing layer, each having at least one assembly in which a processing unit is formed with at least one neuromorphic processing component. The structuring into different processing layers enables the different processing layers to be trained separately for the respective tasks. In addition, the processing speed in the various processing layers may vary according to the tasks to be performed and be adapted to the respective tasks.

Bei einer weiteren Ausführungsform verfügt die Verarbeitungseinheit, die mit wenigstens einer neuromorphen Verarbeitungskomponente ausgestattet ist, zusätzlich über wenigstens eine algorithmische Verarbeitungskomponente, die mit der neuromorphen Verarbeitungskomponente zusammenwirkt. Die algorithmische Verarbeitungskomponente kann insbesondere Routineaufgaben übernehmen, die nach festen Regeln ablaufen oder an die Stelle der neuromorphen Verarbeitungskomponente treten, solange die neuromorphe Verarbeitungskomponente noch nicht vollständig trainiert ist oder falls diese ausfällt.In another embodiment, the processing unit equipped with at least one neuromorphic processing component additionally includes at least one algorithmic processing component that interacts with the neuromorphic processing component. In particular, the algorithmic processing component may take on routine tasks that run according to fixed rules or take the place of the neuromorphic processing component as long as the neuromorphic processing component is not yet fully trained or if it fails.

Um die neuromorphe Verarbeitungskomponente zu trainieren, kann die Baugruppe aus einem Betriebsmodus in einen Lernmodus umgeschaltet werden. In dem Lernmodus kann ein Kompositor die neuromorphe Verarbeitungskomponente mit Trainingsinformation beaufschlagen und ein Bewerter in Reaktion auf die von der neuromorphen Verarbeitungskomponente erzeugte Antwort eine Bewertung erzeugen und damit die neuromorphe Verarbeitungskomponente beaufschlagen. Anhand dieser Rückkoppelung kann die neuromorphe Verarbeitungskomponente auf effektive Weise trainiert werden.To train the neuromorphic processing component, the assembly may be switched from an operating mode to a learning mode. In the learn mode, a compositor may apply training information to the neuromorphic processing component and an evaluator may generate a score in response to the response generated by the neuromorphic processing component and thereby apply the neuromorphic processing component. Based on this feedback, the neuromorphic processing component can be effectively trained.

Die in jeder Verarbeitungsschicht vorgesehene wenigsten eine Baugruppe kann über einen Kommunikationskanal Situationsinformationen von einer untergeordneten Baugruppe empfangen und an eine übergeordnete Baugruppe senden und über einen weiteren Kommunikationskanal Instruktionsinformation von der übergeordneten Baugruppe empfangen und an die untergeordnete Baugruppe senden. Auf diese Weise ist der Informationsfluss von den Geräten durch die Datenverarbeitungsanlage und zu den Geräten zurück gesichert.The provided in each processing layer least one assembly can via a Communication channel Receive situation information from a subordinate module and send it to a higher-level module and receive instruction information from the higher-level module via another communication channel and send it to the subordinate module. In this way, the flow of information from the devices back through the data processing system and back to the devices.

Die Baugruppe kann weiterhin einen der Verarbeitungseinheit vorgelagerten Situationsspeicher aufweisen, in den Situationsinformationen aus der untergeordneten Baugruppe speicherbar sind, und/oder einen der Verarbeitungseinheit vorgelagerten Instruktionsspeicher aufweisen, in den Instruktionsinformationen aus der übergeordneten Baugruppe speicherbar sind, so dass die Situationsinformationen und Instruktionsinformationen der Verarbeitungseinheit persistent vorliegen.The module can furthermore have a situation memory which is located upstream of the processing unit, in which situation information from the subordinate module can be stored, and / or have an instruction memory upstream of the processing unit, in which instruction information from the superordinate module can be stored, so that the situation information and instruction information of the processing unit persist available.

Auf diese Weise kann der Kompositor die Trainingsinformationen anhand von Informationen erzeugen, die aus dem Situationsspeicher und/oder dem Instruktionsspeicher entnommen sind. Daneben kann der Kompositor die Trainingsinformationen auch selbst generieren. Der Bewerter kann dann in Reaktion auf die von der neuromorphen Verarbeitungskomponente erzeugten Situationsinformationen und/oder Instruktionsinformation die Bewertung erzeugen und die neuromorphe Verarbeitungskomponente mit der Bewertung beaufschlagen.In this way, the compositor can generate the training information based on information taken from the situation store and / or the instruction store. In addition, the compositor can also generate the training information himself. The evaluator may then generate the score in response to the situation information and / or instruction information generated by the neuromorphic processing component and apply the score to the neuromorphic processing component.

In jeder Baugruppe kann die Verarbeitungseinheit mit einer Datenbank verbunden sein, in der Verarbeitungsregeln für die Verarbeitung der Situationsinformationen und/oder der Instruktionsinformation gespeichert sind. Durch die in der Datenbank hinterlegten Verarbeitungsregeln kann das Verhalten der Baugruppe angepasst und gesteuert werden.In each assembly, the processing unit may be connected to a database in which processing rules for processing the situation information and / or the instruction information are stored. The processing rules stored in the database can be used to adapt and control the behavior of the module.

Die Verarbeitungseinheit wird in der Regel die Verarbeitung der Situationsinformationen in Abhängigkeit von den Instruktionsinformationen durchführen, um auf diese Weise der übergeordneten Verarbeitungsschicht die Einflussnahme auf die Bearbeitung der Situationsinformation und die Ableitung von Instruktionen für die untergeordnete Verarbeitungsschicht zu ermöglichen.The processing unit will typically perform the processing of the situation information in accordance with the instruction information so as to allow the parent processing layer to influence the processing of the situation information and derive instructions for the subordinate processing layer.

In einer Ausführungsform verfügt die Datenverarbeitungsanlage über eine unter der wenigstens einen Verarbeitungsschicht liegende Geräteschicht, die dazu eingerichtet ist, mit den Arbeitsgeräten Daten auszutauschen, wobei die über der Geräteschicht liegende Verarbeitungsschicht neu hinzugefügte Arbeitsgeräte selbsttätig anhand eines Gerätekatalogs erkennt. Da der Benutzer nicht selbst tätig werden muss, um die Arbeitsgeräte in die Vorrichtung einzubinden, stellt dies eine erhebliche Arbeitserleichterung für den Benutzer dar.In one embodiment, the data processing system has a device layer underlying the at least one processing layer that is configured to communicate with the work devices, the processing layer overlying the device layer automatically detecting newly added work devices based on a device catalog. Since the user does not have to act on his own to integrate the tools in the device, this represents a considerable work for the user.

Die Eingabeeinheit kann insbesondere eine Kamera umfassen und die Datenverarbeitungsanlage dazu eingerichtet sein, aus den von der Kamera gelieferten Bildern mittels Bilderkennung Daten zur Erkennung der Situation zu erzeugen. Bei dieser Ausführungsform kann der Benutzer die Vorrichtung beispielsweise auch durch Gesten steuern.In particular, the input unit can comprise a camera and the data processing system can be set up to generate data for recognizing the situation from the images supplied by the camera by means of image recognition. For example, in this embodiment, the user may also control the device by gestures.

Ferner kann die Kamera zusammen mit einer nachgeordneten Bilderkennung auch dazu dienen, neu hinzugefügte Arbeitsgeräte zu erkennen. Die Bilderkennung kann in einer über der Geräteschicht liegenden Verarbeitungsschicht für die Signalverarbeitung ausgeführt sein, die ferner auch dazu eingerichtet ist, aufgrund der erkannten Situation die zur Inbetriebnahme des neu hinzugefügten Arbeitsgerätes erforderlichen Daten aus dem in einer Datenbank geführten Gerätekatalog auszulesen.Further, the camera, along with a subordinate image recognition, can also serve to detect newly added implements. The image recognition can be carried out in a processing layer for signal processing above the device layer, which is furthermore also set up to read out the data required for putting the newly added implement into operation from the device catalog maintained in a database on the basis of the detected situation.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung über der Verarbeitungsschicht für die Signalverarbeitung eine weitere Verarbeitungsschicht für Reaktionen und darüber eine Verarbeitungsschicht für Schlussfolgerungen aufweisen, wobei mit der Verarbeitungsschicht für Reaktionen im Vergleich zu der Verarbeitungsschicht für Schlussfolgerungen schneller Steuerbefehle für die Arbeitsgeräte und/oder die Ausgabegeräte erzeugbar sind als mit der Verarbeitungsvorrichtung für Schlussfolgerungen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Vorrichtung bei Bedarf schnell auf die Handlungen des Benutzers und andere Geschehnisse am Arbeitsplatz reagieren kann und gleichzeitig in der Lage ist, komplexe Schlussfolgerungen aufgrund der Situationsinformation zu ziehen, selbst wenn dafür mehr Zeit benötigt wird. Außerdem ist es möglich, das Training der neuromorphen Verarbeitungskomponente auf einfache, aber schnelle Reaktionen und komplexe, aber langsame Schlussfolgerungen getrennt durchzuführen, was auch die Fehlersuche erleichtert.In a further embodiment, the device may comprise, above the signal processing processing layer, a further processing layer for reactions and a processing layer for inferences, wherein the processing layer for reactions may produce faster control commands for the implements and / or the output devices than the inference processing layer are as with the processing device for conclusions. This ensures that the device can respond quickly to the user's actions and other workplace events when needed, while being able to draw complex conclusions from the situation information, even if more time is needed. In addition, it is possible to perform the training of the neuromorphic processing component separately for simple but fast reactions and complex but slow conclusions, which also facilitates troubleshooting.

Die Vorrichtung kann eine oberste Verarbeitungsschicht aufweisen, an die mehrere Arbeitsplätze angebunden sind. Diese Ausführungsform ermöglicht die Koordination von verschiedenen Arbeitsplätzen. Insbesondere können die den verschiedenen Arbeitsplätzen zugeordneten Vorrichtungen zentral überwacht und gesteuert werden, so dass die Nachrichten an den Benutzer auch die arbeitsplatzübergreifende Lage berücksichtigen.The device may have an uppermost processing layer, to which several workstations are connected. This embodiment allows the coordination of different workplaces. In particular, the devices associated with the various workstations can be centrally monitored and controlled so that the messages to the user also take into account the workstation overlapping situation.

Die Ausgabe der Nachrichten an den Benutzer kann akustisch oder durch die Darstellung von Information auf einer visuellen Anzeige erfolgen. Daneben kann die Ausgabeeinheit der Vorrichtung auch einen Projektor umfassen, mit dem sich Hinweise für den Benutzer auf den Arbeitsplatz projizieren lassen, so dass der Benutzer eventuelle Hinweise der Vorrichtung einfacher und schneller versteht.The output of the messages to the user may be audible or through the presentation of information on a visual display. In addition, the output unit of the device may also include a projector with which to project information for the user on the workstation, so that the user understands possible hints of the device easier and faster.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für Arbeitsplätze, die der Materialbearbeitung und/oder Materialuntersuchung dienen.The device is particularly suitable for jobs that serve the material processing and / or material examination.

Die hier aufgeführten Vorteile verschiedener Ausführungsformen der Vorrichtung gelten entsprechend für ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung und ein Computerprogramprodukt, das das Verfahren implementiert.The advantages of various embodiments of the device listed here apply correspondingly to a method for operating the device and to a computer program product implementing the method.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:

  • 1 eine Vorrichtung für einen Arbeitsplatz zur Materialbearbeitung und/oder zur Materialuntersuchung oder allgemein zur Durchführung von technischen, chemischen, physikalischen oder medizintechnischen Untersuchungen;
  • 2 eine Darstellung der prinzipiellen Architektur der zugehörigen Datenverarbeitung;
  • 3 einen Darstellung des Aufbaus einer Baugruppe der Architektur aus 2;
  • 4 eine Darstellung der wechselnden Anteile von algorithmischer Logik und künstlicher Intelligenz in den Verarbeitungsschichten, in Abhängigkeit von der Abstraktionsebene bzw. Schicht;
  • 5 eine Darstellung der Architektur aus 2 für eine Ausführungsform mit vier Verarbeitungsebenen;
  • 6 eine Darstellung von möglichen Daten- und Informationsflüssen in der Ausführungsform aus 5.
Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description, are explained in the embodiments of the invention with reference to the drawings in detail. Show it:
  • 1 a device for a workstation for material processing and / or material examination or generally for carrying out technical, chemical, physical or medical technical examinations;
  • 2 a representation of the basic architecture of the associated data processing;
  • 3 a representation of the structure of an assembly of the architecture 2 ;
  • 4 a representation of the varying proportions of algorithmic logic and artificial intelligence in the processing layers, depending on the level of abstraction or layer;
  • 5 a representation of the architecture 2 for an embodiment with four processing levels;
  • 6 an illustration of possible data and information flows in the embodiment 5 ,

1 zeigt eine Vorrichtung 1 für die Unterstützung von einem oder mehreren menschlichen Benutzern 2 an einem Arbeitsplatz 3 zur Materialbearbeitung und/oder zur Materialuntersuchung oder allgemein zur Durchführung von technischen, chemischen oder physikalischen Untersuchungen. Der Arbeitsplatz 3 kann sich in einem Raum befinden, in dem diese Untersuchungen durchgeführt werden. Dabei kann es sich um ein Labor, ein Technikum oder ein Untersuchungszimmer handeln. An diesem Arbeitsplatz 3 sollen vor allem Untersuchungen im Bereich der Naturwissenschaften, der Medizin und der Technik durchgeführt werden. Dort werden üblicherweise verschiedene Experimente, Prozesskontrollen, Qualitätskontrollen, Prüfungen und Messungen durchgeführt. Dabei werden Materialien und Produkte untersucht sowie optional Produkte in kleinen Mengen hergestellt. 1 shows a device 1 for the support of one or more human users 2 at a workplace 3 for material processing and / or material testing or generally for the performance of technical, chemical or physical investigations. The workplace 3 may be in a room where these examinations are carried out. It can be a laboratory, a technical center or an examination room. At this workplace 3 In particular, investigations in the field of natural sciences, medicine and technology should be carried out. There are usually various experiments, process controls, quality controls, tests and measurements performed. In the process, materials and products are examined and optional products are produced in small quantities.

Beispiele für diese Art von Arbeitsplätzen 3 können sein: wissenschaftliche Labore wie chemische und pharmazeutische Forschungseinrichtungen, Technika als Bindeglied zwischen Laboratorium und Großproduktion in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, Labore zur Qualitätssicherung in der Industrie, Untersuchungs- und Behandlungsräume in Arztpraxen oder Ladenlokale mit wissenschaftlichen Messstellen wie die Geschäftsräume von Optikern oder Hörgeräteakustikern, sowie mikrobiologische und physikalische Prüflabore. All diese Arbeitsplätze 3 können jeweils stationär oder beweglich realisiert sein.Examples of this type of job 3 They can be: scientific laboratories such as chemical and pharmaceutical research facilities, technology as a link between laboratory and large-scale production in the chemical and pharmaceutical industry, laboratories for quality assurance in industry, examination and treatment rooms in medical practices or shops with scientific measuring points such as the offices of opticians or hearing care professionals , as well as microbiological and physical testing laboratories. All these jobs 3 can each be implemented stationary or movable.

Zwei Merkmale sind für diese Art von Arbeitsplätzen 3 typisch:Two features are for these types of jobs 3 typical:

Erstens haben die dort ausgeführten Tätigkeiten einen wissenschaftlichen Charakter, da Messeinrichtungen zu betätigen sind und in einer definierten Umgebung gearbeitet wird. Typisch für diese Art von Arbeitsplätzen 3 ist, dass der überwiegende Teil aller Prozesse, beispielsweise über 95%, wohldefiniert sind, also im großen Umfang dokumentiert sind oder werden und eine geringe Streuung der Abläufe an sich sowie der Ergebnisse aufweisen. Die Prozesse können eine Abfolge von Makroprozessschritten sein, die sich wiederum aus Mikroprozessschritten zusammensetzen. Beispiele für einen Makro-Prozessschritt sind „Material holen“ oder „pH-Wert titrieren“. Beispiele für Mikroprozessschritte sind „Gerät einschalten“ oder „Bearbeiter X von einem Ort A zu einem Ort B bewegen“.Firstly, the activities carried out there have a scientific character, since measuring equipment must be operated and work is done in a defined environment. Typical of this type of work 3 is that the vast majority of all processes, for example more than 95%, are well-defined, that is to say, are or are documented to a large extent and have a low distribution of the processes themselves and the results. The processes may be a sequence of macro-process steps, which in turn are composed of micro-process steps. Examples of a macro process step are "Get Material" or "Titrate pH". Examples of micro process steps are "turn on device" or "move worker X from place A to place B".

Zweitens weisen diese Tätigkeiten einen manuellen Anteil auf, der vom Benutzer 2 zur Durchführung dieser wohldefinierten Tätigkeiten ausgeführt wird.Second, these activities have a manual share of the user 2 to carry out these well-defined activities.

Im Gegensatz zu dieser Art von Arbeitsplätzen 3 stehen vollautomatische Anlagen, wie sie in der Großproduktion eingesetzt werden, oder Arbeitsplätze mit nicht genau genug definierten Arbeitsschritten wie in einer Bäckerei oder einer psychotherapeutischen Praxis.Unlike this kind of jobs 3 are fully automatic systems, as they are used in large-scale production, or jobs with not exactly defined steps such as in a bakery or a psychotherapeutic practice.

Die Interaktion der Vorrichtung 1 mit dem oder den Benutzern 2 ist derartig an die menschlichen Benutzer 2 angepasst, dass die Vorrichtung 1 von den Benutzern 2 nicht als Maschine wahrgenommen wird. Die kognitive Immersion soll ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung 1 sein. Diese Eigenschaft der Vorrichtung 1 wird dadurch erreicht, dass die Vorrichtung 1 eine Datenverarbeitungsanlage 4 aufweist, die Merkmale der sogenannten künstlichen Intelligenz zeigt.The interaction of the device 1 with the user (s) 2 is so to the human user 2 adapted that device 1 from the users 2 not perceived as a machine. Cognitive immersion is said to be an essential feature of the device 1 his. This feature of the device 1 is achieved by the fact that the device 1 a data processing system 4 showing features of so-called artificial intelligence.

Vom physischen Aufbau her umfasst diese Datenverarbeitungsanlage 4 Hardware-Bestandteile, die zur Ausführung von algorithmischer Logik oder von künstlicher Intelligenz oder von einer Kombination aus beidem geeignet sind. Diese Hardware-Bestandteile sind mit Hilfe eines Netzes 5 untereinander verbunden. Das Netz 5 kann eine direkte Verbindung oder ein lokales oder weltweites Datennetz umfassen, wobei die Verbindung je nach Bedarf drahtgebunden oder drahtlos erfolgen kann. Hardware-Bestandteile können ein oder mehrere Rechner 6 sein, bei denen es sich beispielsweise um einen Server und/oder einen Arbeitsplatzrechner oder eine Kombination davon handeln kann, die miteinander über das Netz 5 verbunden sind. Darüber hinaus können auch ein oder mehrere Arbeitsplatzgeräte 7 der Vorrichtung 1 Hardware-Bestandteile umfassen, die zur Ausführung von algorithmischer Logik oder von künstlicher Intelligenz geeignet sind. Diese Bestandteile sind dann ebenfalls als Teil der Datenverarbeitungsanlage 4 zu betrachten. Weitere, für die Umsetzung von künstlicher Intelligenz optimierte Spezial-Hardware kann ebenfalls Bestandteil der Datenverarbeitungsanlage 4 sein. Auf jedem dieser Hardware-Bestandteile können logische Bestandteile der Datenverarbeitungsanlage 4 zur Ausführung kommen, die algorithmische Logik oder künstliche Intelligenz oder eine Kombination aus beidem umfassen.In terms of physical structure, this data processing system includes 4 Hardware components used to execute algorithmic logic or of artificial intelligence or a combination of both. These hardware components are using a network 5 interconnected. The network 5 may include a direct connection or a local or global data network, which may be wired or wireless as needed. Hardware components can be one or more computers 6 which may be, for example, a server and / or workstation, or a combination thereof, interconnected via the network 5 are connected. In addition, one or more workstation devices can also be used 7 the device 1 Include hardware components suitable for performing algorithmic logic or artificial intelligence. These components are then also part of the data processing system 4 consider. Other special hardware optimized for the implementation of artificial intelligence can also be part of the data processing system 4 his. On each of these hardware components can be logical components of the data processing system 4 come into play, which include algorithmic logic or artificial intelligence or a combination of both.

Die Datenverarbeitungsanlage 4 muss somit nicht ein einzelner Rechner 6 sein, sondern kann über mehrere Rechner 6 mit einem oder mehreren Prozessoren oder über Spezial-Hardware verteilt sein. Dabei ist es möglich, dass die Datenverarbeitungsanlage 4 auch Rechnerkapazitäten umfasst, die in einem der physikalischen Arbeitsplatzgeräte 7 eingerichtet sind. Diese Arbeitsplatzgeräte 7 können entsprechend den Konzepten des IoT (= Internet of Things) oder den Konzepten des Internets mit dem Rechner 6 verbunden sein.The data processing system 4 does not have to be a single computer 6 but can be on multiple machines 6 be distributed with one or more processors or special hardware. It is possible that the data processing system 4 Also includes computer capacities that are in one of the physical workstation devices 7 are set up. These workstation devices 7 can according to the concepts of the IoT (= Internet of Things) or the concepts of the Internet with the calculator 6 be connected.

In 1 sind verschiedene Beispiele für die Arbeitsplatzgeräte 7 auf einer Arbeitsfläche 8 dargestellt. Neben Eingabegeräten 9 und Ausgabegeräten 10 umfassen die Arbeitsplatzgeräte 7 eine Reihe von Arbeitsgeräten 11, mit denen die für den jeweiligen Arbeitsplatz 3 typischen Prozessschritte ausgeführt werden.In 1 are different examples of workplace devices 7 on a work surface 8th shown. In addition to input devices 9 and output devices 10 include the workplace devices 7 a set of work tools 11 with which for each job 3 typical process steps are performed.

Für die unmittelbare Kommunikation mit dem Benutzer 2 kann die Datenverarbeitungsanlage 4 als Eingabegeräte 9 eine oder mehrere Tastaturen 12 mit oder ohne Maus und/oder als akustische Eingabegeräte 9 ein oder mehrere Mikrofone 13 umfassen. Des Weiteren kann der Benutzer 2 über eine Gestenerkennung oder über die Auswertung der von einer Kamera 14 gelieferten Bilder nonverbal mit dem System kommunizieren. Auch kann in nonverbaler Form durch eine über Elektroenzephalografie (EEG) gemessene und kognitiv interpretierte Hirnaktivität eine Steuerung der Vorrichtung 1 erfolgen. Als audiovisuelle Ausgabegeräte 10 dienen können Monitore 15, Projektoren 16 oder Lautsprecher 17. Über diese Ausgabegeräte 10 können Handlungsempfehlungen an den Benutzer 2 ausgegeben werden, beispielsweise, indem die Projektoren 16 die auf dem Arbeitsplatz 3 vorhandenen und aktuell zu verwendenden Arbeitsgeräte 11 durch einen Lichtstrahl markieren. Zur Übermittlung von Information von der Vorrichtung 1 zum Benutzer 2 können auch am Benutzer 2 befindliche persönliche Geräte wie eine in 1 nicht dargestellte Brille mit Projektionsfläche für augmentierte Realität dienen. Des Weiteren können zur Übermittlung von Information von der Vorrichtung 1 zum Benutzer 2 und vom Benutzer 2 an die Vorrichtung 1 auch am Benutzer 2 befindliche persönliche Geräte wie ein Smartphone oder ein Gerät mit taktiler Rückkopplung wie Smartwatch, Fitnessarmbänder oder Ähnliches dienen. Insofern können die Eingabegeräte 9 und die Ausgabegeräte 10 auch eine physikalische Einheit bilden. Derartige Eingabegeräte 9 und Ausgabegeräte 10 sind typischerweise über eine drahtgebundene oder drahtlose lokale Datenverbindung in die Datenverarbeitungsanlage 4 eingebunden.For immediate communication with the user 2 can the data processing system 4 as input devices 9 one or more keyboards 12 with or without mouse and / or as acoustic input devices 9 one or more microphones 13 include. Furthermore, the user can 2 via a gesture recognition or via the evaluation of a camera 14 delivered nonverbally communicate with the system. Also, in non-verbal form, by means of an electroencephalography (EEG) measured and cognitively interpreted brain activity, a control of the device 1 respectively. As audiovisual output devices 10 can serve monitors 15 , Projectors 16 or speakers 17 , About these output devices 10 can recommend action to the user 2 be issued, for example, by the projectors 16 the on the job 3 existing and currently used tools 11 mark with a ray of light. For transmission of information from the device 1 to the user 2 can also be at the user 2 personal devices such as one in 1 glasses, not shown, with projection surface for augmented reality. Furthermore, for the transmission of information from the device 1 to the user 2 and by the user 2 to the device 1 also at the user 2 personal devices such as a smartphone or tactile feedback device such as smartwatches, fitness bracelets, or the like. In that respect, the input devices 9 and the output devices 10 also form a physical unit. Such input devices 9 and output devices 10 are typically via a wired or wireless local data connection to the data processing system 4 involved.

Sind in einer Vorrichtung 1 mehrere Benutzer 2 tätig, so kann die Vorrichtung 1 diese Benutzer 2 unterscheiden und die jeweilige persönliche Datenumgebung, beispielsweise Rezepturvorschriften oder Aufzeichnungen der Daten, dem jeweiligen Benutzer 2 und dessen Arbeitskontext zuordnen. Geht beispielsweise der Benutzer 2B zu einer vorher vom Benutzer 2A genutzten Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-Anlage, so sind dort bei Eintreffen von 2B die entsprechenden Voreinstellungen von Benutzer 2B geladen.Are in a device 1 several users 2 Actively, the device can 1 these users 2 and the respective personal data environment, for example recipe prescriptions or records of the data, to the respective user 2 and assign its working context. For example, the user goes 2 B to one before by the user 2A used high-performance liquid chromatography unit, there are the corresponding default settings of user when 2B 2 B loaded.

Ein anderes Beispiel ist bei einem Optiker die Zuordnung von Messdaten zum jeweiligen Kunden. In diesem Fall ist der Kunde der Benutzer 2, der verschiedene Messplätze durchläuft und an jedem Messplatz seine virtuelle Patientenakte im jeweiligen Kontext dabei hat - bis zum Anpassen der Brille, wo alle Untersuchungsergebnisse dem Optiker im abschließenden Beratungsgespräch auf einem Tablet Computer angezeigt werden. Entsprechendes gilt für die Anwendung der Vorrichtung 1 im Zusammenhang mit der Untersuchung von Patienten in der Radiologie, in der Zahnmedizin, oder anderen medizinischen Bereichen.Another example is the assignment of measurement data to the respective customer for an optician. In this case, the customer is the user 2 who passes through various measuring stations and has his virtual patient record in each context at each measuring station - until the spectacles have been fitted, where all the test results are displayed to the optician in a final consultation on a tablet computer. The same applies to the application of the device 1 in connection with the examination of patients in radiology, dentistry, or other medical fields.

Zusätzlich zu den bisher genannten Arbeitsplatzgeräten 7 umfasst die Vorrichtung 1 weitere Arbeitsgeräte 11, die über das Netz 5 mit der Datenverarbeitungsanlage 4 verbunden sein können. Manche Arbeitsgeräte 11 können auch ohne direkte Datenverbindung zur Datenverarbeitungsanlage 4 in die Vorrichtung 1 eingebunden sein, wie beispielsweise ein herkömmliches analoges Heizgerät 18. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung 1, die über eine oder mehrere mit der Datenverarbeitungsanlage 4 verbundenen Kameras 14 verfügt, durch eine von der Datenverarbeitungsanlage 4 ausgeführte Bilderkennung derartige, mit der Datenverarbeitungsanlage 4 datenmäßig nicht verbundene Arbeitsgeräte 11 und deren Verwendung erfassen und erkennen.In addition to the previously mentioned workstation devices 7 includes the device 1 other tools 11 that over the net 5 with the data processing system 4 can be connected. Some tools 11 can also without direct data connection to the data processing system 4 into the device 1 be involved, such as a conventional analog heater 18 , For this purpose, the device 1 that have one or more with the data processing system 4 connected cameras 14 has, by one of the Data processing system 4 executed image recognition such, with the data processing system 4 Data-unconnected implements 11 and capture and recognize their use.

Die Arbeitsgeräte 11 können verschiedene Geräte mit oder ohne Sensoren sein: beispielsweise ein herkömmliches analoges Heizgerät 18, dessen Einstellung und Verwendung mittels der Kamera 14 visuell erfasst und kognitiv ausgewertet wird, ein modernes Thermometer 19 mit aktueller Hardware zur Ausführung von Verarbeitungslogik, entweder algorithmisch oder über künstliche Intelligenz, und das über das Netz 5 in die restliche Datenverarbeitungsanlage 4 eingebunden ist, eine über das Netz 5 mit der Datenverarbeitungsanlage 4 verbundene Stromversorgung 20, eine über das Netz 5 mit der Datenverarbeitungsanlage 4 verbundene Waage 21 mit optionaler Kamera zur Warenerkennung, beispielsweise per Barcode, oder ein über das Netz 5 mit der Datenverarbeitungsanlage 4 verbundener Abzug 22.The tools 11 may be different devices with or without sensors: for example, a conventional analog heater 18 its setting and use by means of the camera 14 visually recorded and evaluated cognitively, a modern thermometer 19 with up-to-date hardware to execute processing logic, either algorithmic or artificial intelligence, across the network 5 in the rest of the data processing system 4 is involved, one over the net 5 with the data processing system 4 connected power supply 20 , one over the net 5 with the data processing system 4 connected scales 21 with optional camera for goods recognition, for example by barcode, or via the network 5 with the data processing system 4 associated deduction 22 ,

Weitere für diese Art von Arbeitsplätzen 3 typische Arbeitsgeräte 11 können beispielsweise sein: für chemische Versuche verwendete Glasware, wie zum Beispiel Reagenzgläser, Instrumente eines Optikers wie die Messgläser eines Optikers, verschiedene Handwerkzeuge wie Pinzetten oder Spatel, ein Grundbesteck einer Zahnarztpraxis wie beispielsweise Sonden oder Spiegel sowie auch klassische Werkzeuge. Jeder Einsatz dieser manuellen Werkzeuge und Geräte wird mittels der diversen Kameras 14 erfasst und kognitiv ausgewertet, zum Beispiel nach Bewegung, Nutzung und Verbleib. Gegebenenfalls können die Arbeitsgeräte 11 mit einer optischen oder über eine Radiofrequenz auslesbaren Kennung versehen sein, die die Identifizierung und damit auch die Auswertung der Nutzung der Arbeitsgeräte 11 erleichtert.Further for this type of jobs 3 typical tools 11 For example, glassware used for chemical experiments may include test tubes, an optician's instruments such as an optician's measuring glasses, various hand tools such as tweezers or spatulas, a dental prosthetic kit such as probes or mirrors, as well as classic tools. Every use of these manual tools and devices is made by means of the various cameras 14 recorded and evaluated cognitively, for example, according to movement, use and whereabouts. If necessary, the tools can 11 be provided with an optical or readable via a radio frequency identifier, the identification and thus the evaluation of the use of the tools 11 facilitated.

Die Anbindung dieser Arbeitsplatzgeräte 7 kann auch, wie bereits erwähnt, entsprechend den Konzepten des IoT (= Internet of Things) oder den Konzepten des Internets erfolgen. Die Geräte können mit Hilfe von Umsetzern angebunden sein, wobei ein Feldbus zum Einsatz kommt und/oder Protokolle wie KNX verwendet werden. Es werden keine Vorgaben gemacht zur Topologie des Feldbusses oder zum Protokoll des Feldbusses (CPFx).The connection of these workplace devices 7 can also, as already mentioned, according to the concepts of the IoT (= Internet of Things) or the concepts of the Internet. The devices can be connected with the help of converters, whereby a fieldbus is used and / or protocols such as KNX are used. No specifications are made for the topology of the fieldbus or for the protocol of the fieldbus (CPFx).

Die genaue Anzahl und Positionierung der Arbeitsplatzgeräte 7, deren Mess- und Beobachtungsdaten von der Datenverarbeitungsanlage 4 kognitiv ausgewertet werden, ist so zu wählen und zu optimieren, dass der benötigte Informationsraum in ausreichendem Maße und möglichst homogen, also ohne übermäßige Höhen und Tiefen an Informationsdichte, abgedeckt wird. Beispielsweise sind die zur Situationserkennung erforderlichen Kameras 14 so anzubringen, dass sie alle relevanten Stellen des Arbeitsplatzes 3 abdecken.The exact number and positioning of the workstation devices 7 , their measurement and observation data from the data processing system 4 should be cognitively evaluated and optimized in such a way that the required information space is covered to a sufficient extent and as homogeneously as possible, ie without excessive ups and downs of information density. For example, the cameras required for situation detection are 14 to be attached to all the relevant jobs in the workplace 3 cover.

Die Datenverarbeitungsanlage 4 verfügt über eine Architektur, deren prinzipieller Aufbau in 2 dargestellt ist. Sie umfasst im Allgemeinen eine Geräteschicht 30, welche die Arbeitsgeräte 11 des Arbeitsplatzes 3 als Datenquellen sowie die Eingabegeräte 9 und Ausgabegeräte 10 für die unmittelbare Interaktion mit dem Benutzer 2 umfasst. In diejenigen Arbeitsplatzgeräte 7 aus der Geräteschicht 30, die Hardware-Bestandteile umfassen, die zur Ausführung von algorithmischer Logik oder von künstlicher Intelligenz geeignet sind, kann jeweils unmittelbar eine Baugruppe MO.j (1 ≤ j ≤ m0, m0 = Zahl der Baugruppen in der Geräteschicht 30) integriert werden, die nachfolgend anhand 3 näher beschrieben wird. In 2 ist dies beispielsweise bei Gerät G1 und G2 der Fall. Die Geräte G1 und G2 enthalten jeweils die Baugruppen M0.1 und M0.2; Gerät Gm0 in 3 umfasst dagegen keine solche Baugruppe M0.m0 .The data processing system 4 has an architecture whose basic structure is in 2 is shown. It generally includes a device layer 30 which the work tools 11 of the workplace 3 as data sources as well as the input devices 9 and output devices 10 for immediate interaction with the user 2 includes. In those workstation devices 7 from the device layer 30 , which comprise hardware components suitable for executing algorithmic logic or artificial intelligence, can each directly have an assembly MO.j (1≤j≤m 0 , m 0 = number of assemblies in the device layer 30 ), which are described below 3 will be described in more detail. In 2 this is for example with device G1 and G2 the case. The devices G1 and G2 each contain the modules M0.1 and M0.2 ; device Gm 0 in 3 on the other hand, does not include such an assembly M0.m 0 ,

Des Weiteren umfasst die Architektur eine oder mehrere Verarbeitungsschichten 31, die in 2 als Verarbeitungsschicht M1 bis Mn bezeichnet sind. Die Verarbeitungsschichten M1 bis Mn umfassen wenigsten eine Baugruppe 32, die jeweils mit Mi.j (1 ≤ i ≤ n, 1 ≤ j ≤ mi, mi = Zahl der Baugruppen 32 in der Verarbeitungsschicht Mi) bezeichnet sind. Der innere Aufbau der Baugruppen Mi.j wird nachfolgend anhand von 3 erläutert werden.Furthermore, the architecture comprises one or more processing layers 31 , in the 2 as a processing layer M1 until Mn are designated. The processing layers M1 to Mn comprise at least one assembly 32 , each with Mi.j (1≤i≤n, 1≤j≤m i , m i = number of assemblies 32 in the processing layer Mi) are designated. The internal structure of the assemblies Mi.j is described below with reference to 3 be explained.

Jede Verarbeitungsschicht Mi verarbeitet die aus der darunter liegenden Verarbeitungsschicht M(i-1) gelieferten Daten, interpretiert diese und synthetisiert sie zu größeren Sinnzusammenhängen. Jede höhere Verarbeitungsschicht Mi der Verarbeitungsschichten M1 bis Mn kann also gegebenenfalls auch mit mehreren Instanzen der Baugruppen 32 einer benachbarten niedrigeren Verarbeitungsschicht M(i-1) verbunden sein. Beispielsweise bündelt die Verarbeitungsschicht M1 die Kommunikation mit mehreren Geräten, jeweils mit oder ohne Baugruppe MO.j, aus der Geräteschicht 30. Analog kann die Verarbeitungsschicht Mi die Kommunikation mit mehreren Baugruppen M(i-1).j in der Verarbeitungsschicht M(i-1) bündeln.Each processing layer Mi processes the data supplied from the underlying processing layer M (i-1), interprets them and synthesizes them into larger meaningful contexts. Any higher processing layer Wed. the processing layers M1 up to Mn can therefore possibly also with multiple instances of the modules 32 an adjacent lower processing layer M (i-1). For example, the processing layer bundles M1 communication with several devices, each with or without an assembly MO.j , from the device layer 30 , Analogously, the processing layer Wed. bundle the communication with a plurality of packages M (i-1) .j in the processing layer M (i-1).

Sind in einem konkreten System mehrere dieser Verarbeitungsschichten M1 bis Mn vorhanden, so adressieren diese unterschiedliche Abstraktionsebenen der Datenverarbeitung und der Steuerung. Die Verarbeitungsschicht M1, die unmittelbar auf der Geräteschicht 30 aufsetzt, ist dabei die konkreteste Verarbeitungsschicht 31. Die darauf aufsetzenden Verarbeitungsschichten M1 bis Mn werden zunehmend abstrakter. Mit zunehmendem Abstand zur Geräteschicht 30 steigt somit der Abstraktionsgrad der in der Verarbeitungsschicht Mi verarbeiteten oder generierten Informationen.Are in a specific system more of these processing layers M1 to Mn, these address different levels of abstraction of data processing and control. The processing layer M1 directly on the device layer 30 is the most concrete processing layer 31 , The processing layers based thereon M1 to Mn become increasingly abstract. With increasing distance to the device layer 30 thus increases the degree of abstraction in the Processing layer Mi processed or generated information.

Je zwei benachbarte Verarbeitungsschichten Mi und M(i-1) sowie die unterste Verarbeitungsschicht M1 und die Geräteschicht 30 sind über Kommunikationskanäle 33 und 34 miteinander verbunden. Die weißen Blockpfeile in 2 veranschaulichen die Kommunikationskanäle 33 für Messdaten oder Berechnungsergebnisse, welche die jeweils untere Verarbeitungsschicht 31 oder die Geräteschicht 30 als Dokumentation einer von ihr gemessenen oder interpretierten Situation an die nächsthöhere Verarbeitungsschicht 31 liefert, als Eingaben für deren Berechnungen. Die höhere Verarbeitungsschicht 31 wiederum stellt von ihr ermittelte Berechnungsergebnisse der benachbarten darunter liegenden Verarbeitungsschicht 31 oder Geräteschicht 30 ebenfalls als Eingabe zur Verfügung, als Instruktionen im Sinne von Steuerinformation. Die Kommunikationskanäle 34 für Instruktionen sind in 2 durch schwarze Blockpfeile veranschaulicht.Two adjacent processing layers Mi and M (i-1) and the lowest processing layer M1 and the device layer 30 are via communication channels 33 and 34 connected with each other. The white block arrows in 2 illustrate the communication channels 33 for measurement data or calculation results showing the lower processing layer 31 or the device layer 30 as documentation of a situation measured or interpreted by her to the next higher processing level 31 returns as inputs to their calculations. The higher processing layer 31 In turn, it provides computational results from the adjacent underlying processing layer 31 or device layer 30 also available as input, as instructions in the sense of control information. The communication channels 34 for instructions are in 2 illustrated by black block arrows.

Jede Baugruppe 32 in der Geräteschicht 30 und den Verarbeitungsschichten 31 weist den in 3 dargestellten inneren Aufbau auf.Each assembly 32 in the device layer 30 and the processing layers 31 has the in 3 shown internal structure.

Jede Baugruppe 32 erhält Eingabedaten über die beiden Kommunikationskanäle 33 und 34: ein Kommunikationskanal 33 für die Messdaten oder die interpretierte Situation von unten von der nächsttieferen Verarbeitungsschicht 31 oder der Geräteschicht 30, sowie ein Kommunikationskanal 34 für die Instruktionen von oben von der nächsthöheren Verarbeitungsschicht 31. Über diese Instruktionen fließen fertig berechnete Ergebnisse einer höheren Verarbeitungsschicht 31 in die Ergebnisberechnung und damit Entscheidungsfindung der unmittelbar darunter liegenden Verarbeitungsschicht 31 oder der unmittelbar darunter liegenden Geräteschicht 30 ein. Die Geräteschicht 30 und die oberste Verarbeitungsschicht 31 bilden dabei Spezialfälle, da sie nur über entweder eine obere oder aber über eine untere benachbarte Verarbeitungsschicht 31 verfügen. Für i = 0 erhält die Baugruppe MO.j die Eingabedaten von unten direkt von dem Messgerät Gj, auf dessen Hardware MO.j ausgeführt wird. Für i = n und damit die oberste Verarbeitungsschicht Mn existiert keine weitere, darüber liegende Verarbeitungsschicht 31. Entsprechend geht von oben ein leerer Strom von Instruktionen ein.Each assembly 32 receives input data via the two communication channels 33 and 34 : a communication channel 33 for the measurement data or the interpreted situation from below from the next lower processing layer 31 or the device layer 30 , as well as a communication channel 34 for the instructions from the top of the next higher processing layer 31 , Through these instructions flow calculated results of a higher processing layer 31 in the calculation of results and thus decision-making of the immediately underlying processing layer 31 or the device layer immediately below it 30 on. The device layer 30 and the top processing layer 31 form special cases because they only have either an upper or a lower adjacent processing layer 31 feature. For i = 0 the module gets MO.j the input data from below directly from the meter Gj, on its hardware MO.j is performed. For i = n, and thus the topmost processing layer Mn, there is no further, overlying processing layer 31 , Accordingly, an empty stream of instructions enters from above.

Die eingehenden Daten werden innerhalb der Baugruppe 32 gespeichert. Die von unten von der Verarbeitungsschicht M(i-1) eingehenden Messdaten oder die interpretierte Situation wird in einem Situationsspeicher 35 persistiert. Entsprechend werden die von oben von der Verarbeitungsschicht M(i+1) eingehenden Instruktionen in einem Instruktionsspeicher 36 persistiert. Der Situationsspeicher 35 und der Instruktionsspeicher 36 können entweder symbolischer oder subsymbolischer Natur sein. Der Situationsspeicher 35 und der Instruktionsspeicher 36 können auch getrennte Speicherbereiche für Speicherinhalte symbolischer und subsymbolischer Natur aufweisen.The incoming data will be within the assembly 32 saved. The measurement data received from below from the processing layer M (i-1) or the interpreted situation becomes in a situation memory 35 persists. Accordingly, the instructions incoming from the top of the processing layer M (i + 1) are stored in an instruction memory 36 persists. The situation memory 35 and the instruction memory 36 can be either symbolic or subsymbolic nature. The situation memory 35 and the instruction memory 36 may also have separate memory areas for memory contents of symbolic and subsymbolic nature.

Als dritten persistenten Speicher umfasst die Baugruppe 32 eine Wissensdatenbank 37. Diese wird initial von außerhalb der Baugruppe 32 mit explizitem Wissen gefüllt, beispielsweise in Form von Regelsystemen über physikalische Grundgesetze.The third persistent store is the assembly 32 a knowledge database 37 , This is initially from outside the module 32 filled with explicit knowledge, for example in the form of rules governing basic physical laws.

In vielen Anwendungskontexten ist es erforderlich, alle verarbeiteten Daten, Berechnungen und Veränderungen in der Datenverarbeitungsanlage 4 vollumfänglich zu dokumentieren und zu speichern, um die Vorgänge der Datenverarbeitungsanlage 4 nachvollziehbar zu machen. Deswegen umfasst die Baugruppe 32 als vierten persistenten Speicher ein revisionssicheres, permanentes Logbuch 38. Dieses wird innerhalb der Baugruppe 32 lediglich beschrieben, aber nicht ausgelesen. Es kann jedoch von außerhalb der Baugruppe 32 ausgelesen werden. In diesem Logbuch 38 protokolliert die entsprechende Baugruppe 32, die selbst Bestandteil von Vorrichtung 1 ist, automatisch alles, also beispielsweise alle Eingaben, Berechnungen, Ausgaben, Rückkopplungen an die Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 32, oder Änderungen von Wichtungen in einem neuronalen Netz der Baugruppe 32. Aus der so entstehenden Datenmenge sind potenziell verschiedene Ergebnisse ableitbar. Als technische Darstellung dieser revisionssicheren und nicht veränderbaren Aufzeichnungen eignen sich viele technische Formate und Szenarien mit privaten und öffentlichen Schlüsseln. Aufgrund der innerhalb der Baugruppen 32 anfallenden, möglicherweise sehr großen Datenmengen ist jeweils in Abhängigkeit der Erfordernisse des Anwendungsbereiches sowie mit Blick auf den Fortschritt der Technik zu bestimmen, wie viele Informationen im Logbuch 38 der Baugruppe 32 gespeichert werden sollen.Many application contexts require all processed data, calculations and changes in the data processing system 4 fully document and store to the operations of the data processing system 4 to make comprehensible. Therefore, the assembly includes 32 as the fourth persistent storage an auditable, permanent logbook 38 , This will be within the assembly 32 just described, but not read. It may, however, be from outside the assembly 32 be read out. In this logbook 38 logs the corresponding module 32 which are themselves part of device 1 is, automatically everything, for example, all inputs, calculations, outputs, feedback to the knowledge base 37 the assembly 32 , or changes of weights in a neural network of the assembly 32 , From the resulting data set potentially different results can be derived. As a technical representation of these audit-proof and unchangeable records are many technical formats and scenarios with private and public keys. Because of within the assemblies 32 Depending on the requirements of the field of application as well as with regard to the advancement of technology, the amount of data, possibly very large amounts of data, must be determined in the logbook 38 the assembly 32 should be saved.

Kern der Baugruppe 32 ist die Verarbeitungseinheit 40. Diese wird realisiert durch eine Kombination einer algorithmischen Verarbeitungskomponente 41 mit algorithmischer Logik und einer weiteren neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 mit künstlicher Intelligenz. Die Anteile der beiden Verarbeitungskomponenten verändern sich dabei je nach Abstraktionsebene der zugehörigen Verarbeitungsschicht 31. Während bei der Verarbeitungseinheit 40 auf den niedrigeren, also den konkreteren Verarbeitungsschichten 31 die Anteile der algorithmischen Logik überwiegen, stehen bei den höheren, also den abstrakteren Verarbeitungsschichten 31, wie in 3 veranschaulicht, die Anteile der künstlichen Intelligenz im Vordergrund. Insbesondere in den neuromorphen Verarbeitungskomponenten 42 der Verarbeitungseinheit 40, in denen Konzepte und Techniken der künstlichen Intelligenz realisiert sind und die beispielsweise neuronale Netze oder eine Kombination verschiedener Topologien von neuronalen Netzen umfassen, ist in den Wichtungen und Parametern dieser neuronalen Netze implizites Wissen der Verarbeitungseinheit 40 codiert, das den konkreten Verlauf des Verarbeitungsmechanismus und damit auch die Ergebnisse beeinflusst.Core of the assembly 32 is the processing unit 40 , This is realized by a combination of an algorithmic processing component 41 with algorithmic logic and another neuromorphic processing component 42 with artificial intelligence. The proportions of the two processing components change depending on the level of abstraction of the associated processing layer 31 , While at the processing unit 40 on the lower, ie the more concrete processing layers 31 the components of algorithmic logic predominate, are in the higher, ie the more abstract processing layers 31 , as in 3 illustrates the proportions of artificial intelligence in the foreground. Especially in the neuromorphic processing components 42 the processing unit 40 in which concepts and Artificial intelligence techniques are realized, and which include, for example, neural networks or a combination of different topologies of neural networks, in the weights and parameters of these neural networks, implicit knowledge of the processing unit 40 which influences the concrete course of the processing mechanism and thus also the results.

Die algorithmische Verarbeitungskomponente 41 und die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 können auf verschiedene Weisen in der Verarbeitungseinheit 40 zusammenwirken. Insbesondere können sie in beliebiger Reihenfolge und Durchmischung in Reihe geschaltet sein, oder aber auch nebenläufig arbeiten.The algorithmic processing component 41 and the neuromorphic processing component 42 can be done in different ways in the processing unit 40 interact. In particular, they can be connected in any order and mixing in series, or work in parallel.

Ein Ausführungsbeispiel für das In-Reihe-Schalten der algorithmischen Verarbeitungskomponente 41 und der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 stellt das Thermometer 19 aus 1 dar, in dem eine algorithmische Verarbeitungskomponente 41 erkennt, ob der gemessene Wert einen bestimmten Schwellwert überschreitet, und in diesem Fall die Messdaten des Thermometers 19 an dessen neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 weiterleitet, damit diese aus dem Verlauf der bisherigen Messdaten die aktuelle Situation erkennt.An embodiment for the in-series switching of the algorithmic processing component 41 and the neuromorphic processing component 42 put the thermometer 19 out 1 in which an algorithmic processing component 41 Detects if the measured value exceeds a certain threshold, in this case the measurement data of the thermometer 19 at its neuromorphic processing component 42 forwards, so that this recognizes the current situation from the course of the previous measurement data.

Ein Ausführungsbeispiel für das In-Reihe-Schalten der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 und der algorithmischen Verarbeitungskomponente 41, also in umgekehrter Reihenfolge zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, ist auf einer Verarbeitungsschicht Mi oberhalb der Geräteschicht 30 die Analyse von Messdaten verschiedener Arbeitsgeräte 11 durch ein neuronales Netz in der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42, welches auf dieser Grundlage die Situation identifiziert und klassifiziert, in der sich der soeben analysierte Teilausschnitt von Vorrichtung 1 gerade befindet. Dieses Klassifikationsergebnis, also die Information über die erkannte Situation, wird sodann an die algorithmische Verarbeitungskomponente 41 übergeben, welche anschließend den vordefinierten Ablauf zur Behandlung derartiger Situationen abwickelt.An embodiment for the in-series switching of the neuromorphic processing component 42 and the algorithmic processing component 41 , ie in reverse order to the previous embodiment, is on a processing layer Mi above the device layer 30 the analysis of measured data of different tools 11 through a neural network in the neuromorphic processing component 42 , which on this basis identifies and classifies the situation in which the subsection of device just analyzed 1 currently located. This classification result, ie the information about the detected situation, then becomes the algorithmic processing component 41 which then handles the predefined procedure for handling such situations.

Ein Ausführungsbeispiel für einen zunächst nebenläufigen Einsatz einer ersten algorithmischen Verarbeitungskomponente 41 und einer weiteren neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 mit einer nachfolgenden, in Reihe geschalteten, zweiten algorithmischen Verarbeitungskomponente 41 ist ein Sicherheitsmechanismus, in dem eine erste algorithmische Verarbeitungskomponente 41 und die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 jeweils für sich genommen Mess- und Gerätedaten auswerten und auf dieser Grundlage jeweils für sich genommen die aktuelle Situation klassifizieren. Darauf aufbauend vergleicht eine nachgelagerte zweite algorithmische Verarbeitungskomponente 41, ob die ermittelten Ergebnisse übereinstimmen und wie gegebenenfalls weiter vorzugehen ist.An exemplary embodiment of an initially concurrent use of a first algorithmic processing component 41 and another neuromorphic processing component 42 with a subsequent, in-line, second algorithmic processing component 41 is a security mechanism in which a first algorithmic processing component 41 and the neuromorphic processing component 42 evaluate measurement and device data individually and on this basis individually classify the current situation. Based on this, a downstream second algorithmic processing component compares 41 whether the results obtained are consistent and how, if appropriate, further action is taken.

Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sind als beispielhaft zu verstehen, und wurden zum besseren Verständnis des Zusammenwirkens der algorithmischen Verarbeitungskomponente 41 und der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 mit künstlicher Intelligenz ausgewählt. Grundsätzlich können die algorithmische Verarbeitungskomponente 41 und die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 auf beliebige Weise kombiniert sein.The embodiments described herein are to be considered as exemplary and have been used to better understand the interaction of the algorithmic processing component 41 and the neuromorphic processing component 42 selected with artificial intelligence. In principle, the algorithmic processing component 41 and the neuromorphic processing component 42 be combined in any way.

Die Verarbeitungseinheit 40 verarbeitet Eingaben aus drei verschiedenen Quellen: den Eingangsdatenstrom E1 aus dem Situationsspeicher 35, den Eingangsdatenstrom E2 aus dem Instruktionsspeicher 36 und den Eingangsdatenstrom E3 aus der Wissensdatenbank 37.The processing unit 40 Processes inputs from three different sources: the input data stream E1 from the situation memory 35 , the input data stream E2 from the instruction memory 36 and the input data stream E3 from the knowledge base 37 ,

Die Verarbeitungseinheit 40 erzeugt ferner vier verschiedene Arten von Ausgaben: im Kommunikationskanal 33 den Ausgangsdatenstrom A1 als die interpretierte Situation, die an die nächsthöhere Verarbeitungsschicht M(i+1) als Eingabe zur Verfügung gestellt wird (oder die ungenutzt bleibt, falls i = n gilt und es somit keine höhere Verarbeitungsschicht 31 mehr gibt); im Kommunikationskanal 34 einen Ausgangsdatenstrom A2 mit Instruktionen für die nächsttiefer liegende Verarbeitungsschicht M(i-1) (oder für die konkreten Geräte G1 bis Gm0 oder Gf, falls i = 0); einen Ausgangsdatenstrom A3 zur Rückspeisung von explizitem Wissen in die Wissensdatenbank 37; sowie einen Ausgangsdatenstrom A4 für die Dokumentation aller Eingaben, Verarbeitungsschritte, Ausgaben und Wichtungsänderungen, die im Logbuch 38 persistiert wird.The processing unit 40 also generates four different types of outputs: in the communication channel 33 the output data stream A1 as the interpreted situation which is provided to the next higher processing layer M (i + 1) as input (or which remains idle if i = n and thus no higher processing layer 31 gives more); in the communication channel 34 an output data stream A2 with instructions for the next lower processing layer M (i-1) (or for the specific devices G1 to Gm 0 or Gf, if i = 0); an output data stream A3 to return explicit knowledge to the knowledge base 37 ; and an output data stream A4 for the documentation of all inputs, processing steps, outputs and weighting changes that are in the logbook 38 is persisted.

Zum Anlernen der Verarbeitungseinheit 40 umfasst die Baugruppe 32 zwei weitere Komponenten, nämlich einen Kompositor 43 und einen Bewerter 44, die im Rahmen des Trainings der Verarbeitungseinheit 40 zum Einsatz kommen können. Die zugehörigen Datenpfade sind in 3 durch gestrichelte und gepunktete Linien gekennzeichnet.For teaching the processing unit 40 includes the assembly 32 two other components, namely a compositor 43 and an evaluator 44 In the context of training the processing unit 40 can be used. The associated data paths are in 3 indicated by dashed and dotted lines.

Der Kompositor 43 kann einerseits Informationen Sr aus dem Situationsspeicher 35 entnehmen, neu zusammenstellen und wieder in den Situationsspeicher 35 als Trainingsdaten zurückspielen. Andererseits kann der Kompositor 43 auch im Sinne eines Simulators neue Informationen Sg generieren und in den Situationsspeicher 35 einspielen. Beides gilt entsprechend auch für Informationen Ir und Ig aus dem Instruktionsspeicher 36. Vom Kompositor 43 in den Situationsspeicher 35 und den Instruktionsspeicher 36 bereitgestellte Trainingsdaten E1T und E2T werden von der Verarbeitungseinheit 40 im Trainingsmodus verarbeitet und die beiden daraus resultierenden Antworten A1T und A2T an den Bewerter 44 übermittelt. Das vom Bewerter 44 erzeugte Bewertungsergebnis wird schließlich an die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42, zum Beispiel an ein zu trainierendes neuronales Netz in der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 zurückgespielt und beeinflusst dort einerseits die Wichtungen der einzelnen Verbindungen in diesem neuronalen Netz und andererseits die Topologie des neuronalen Netzes, indem Signalwege (entsprechen den Dendriten in einem menschlichen Gehirn) im neuronalen Netz hinzugefügt oder entfernt werden.The compositor 43 On the one hand information Sr from the situation memory 35 remove, reassemble and put back in the situation memory 35 play back as training data. On the other hand, the compositor 43 also in the sense of a simulator generate new information Sg and in the situation memory 35 import. Both apply mutatis mutandis to information Ir and Ig from the instruction memory 36 , From the compositor 43 in the situation memory 35 and the instruction memory 36 provided training data E1T and E2T are from the processing unit 40 processed in training mode and the two resulting from it Reply A1T and A2T to the evaluator 44 transmitted. The reviewer 44 The evaluation result generated is finally sent to the neuromorphic processing component 42 For example, to a neural network to be trained in the neuromorphic processing component 42 It replicates, on the one hand, the weights of the individual connections in this neural network and, on the other hand, the topology of the neural network by adding or removing signal paths (corresponding to the dendrites in a human brain) in the neural network.

Die Bewertung des von der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 anhand der Trainingsdaten erzeugten Ergebnisses erfolgt anhand von Zielvorgaben und Bewertungsrichtlinien, die über Regeln definiert sind. Diese legen fest, welche Kriterien des Trainingsergebnisses als „gut“ zu bewerten sind - beispielsweise die Minimierung von Kosten oder die Maximierung von Sicherheit. Die Bewertung entspricht einer ontologisch-semantischen Abbildung auf diesen Regelkatalog. Umfasst eine Datenverarbeitungsanlage 4 mehrere nach dem Bauplan in 3 realisierte Module, so verfügen die Bewerter 44 in den einzelnen Modulen jeweils über ihr eigenes, modulspezifisches Regelwerk. Das jeweilige Regelwerk kann auch in der Datenbank 37 abgelegt sein.The rating of the neuromorphic processing component 42 Results generated from the training data are based on goals and rating guidelines defined by rules. These determine which criteria of the training result should be rated as "good" - for example, minimizing costs or maximizing safety. The evaluation corresponds to an ontological-semantic mapping to this rule catalog. Includes a data processing system 4 several according to the blueprint in 3 implemented modules, so have the evaluators 44 in the individual modules each have their own, module-specific rules. The respective rules can also be found in the database 37 be filed.

Der Kompositor 43 und der Bewerter 44 sind in der Baugruppe 32 in der Regel nur dann aktiv, wenn die Verarbeitungseinheit 40 der Baugruppe 32 trainiert wird. Im Produktivbetrieb der Verarbeitungseinheit 40 sind sie dagegen im Allgemeinen nicht aktiv.The compositor 43 and the evaluator 44 are in the assembly 32 usually only active when the processing unit 40 the assembly 32 is trained. In productive operation of the processing unit 40 On the other hand, they are generally not active.

Die Vorrichtung 1 kennt die vier Zustände: „Arbeitsbereit“, „Lernen“, „Wartung“ und „Ausgeschaltet“. Der Vorgang des Lernens kann in der gesamten Vorrichtung 1 nur im Zustand „Lernen“ erfolgen, also insbesondere dann nicht, wenn die Vorrichtung 1 im Zustand „Arbeitsbereit“ ist. Allerdings kann eine zweite Vorrichtung 1 benutzt werden, um für eine erste Vorrichtung 1 den Lernvorgang zu übernehmen, wobei der Lernvorgang auf einer Kopie der jeweiligen Situationsspeicher 35 und Instruktionsspeicher 36 sowie der Wissensdatenbanken 37 der ersten Vorrichtung 1 erfolgt, so dass nur in einer kurzen Phase des Ladens (Zustand „Wartung“) die erste Vorrichtung 1 nicht zur Verfügung steht.The device 1 knows the four states: "Ready to work", "Learn", "Maintenance" and "Off". The process of learning can be done throughout the device 1 take place only in the state "learning", ie in particular not when the device 1 in the state "ready to work" is. However, a second device 1 used to be for a first device 1 to take over the learning process, wherein the learning process on a copy of the respective situation memory 35 and instruction memory 36 and knowledge databases 37 the first device 1 takes place, so that only in a short phase of loading (state "maintenance") the first device 1 not available.

5 zeigt eine konkrete Ausgestaltung der Architektur der Vorrichtung 1 mit vier Verarbeitungsschichten 31 sowie der Geräteschicht 30: der Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung, der Verarbeitungsschicht M2 für Reaktionen, der Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen und der Verarbeitungsschicht M4 für Organisation. Dabei bündelt die Verarbeitungsschicht M4 gegebenenfalls die Kommunikation mit mehreren Arbeitsplätzen und die Verarbeitung der Daten von mehreren weiteren Arbeitsplätzen 3, die in 2 mit „Arbeitsplatz 2“ bis „Arbeitsplatz k“ bezeichnet sind und die ebenfalls nach dem gleichen Prinzip aufgebaut sind. Diese Arbeitsplätze 3 müssen nicht typgleich sein. An die Verarbeitungsschicht M4 für Organisation können also verschiedenartige Arbeitsplätze 3 angebunden sein. Die Verarbeitungsschicht M4 für Organisation ist so zu dimensionieren, dass sie der in der Diversität der angebundenen Arbeitsplätze 3 begründeten Komplexität Rechnung trägt. Insbesondere müssen die in der Wissensdatenbank 37 abgelegten Regeln alle Typen der angebundenen Arbeitsplätze 3 berücksichtigen. Auch die Größe und Topologie der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 in der Verarbeitungseinheit 40 der Verarbeitungsschicht M4 für Organisation muss passend zum Umfang und der Komplexität der gesamten Vorrichtung 1 gewählt werden, damit die Verarbeitungsschicht M4 nicht unterdimensioniert ist. 5 shows a concrete embodiment of the architecture of the device 1 with four processing layers 31 as well as the device layer 30 : the processing layer M1 for the signal processing, the processing layer M2 for reactions, the processing layer M3 for conclusions and the processing layer M4 for organization. This bundles the processing layer M4 if necessary, communication with several workstations and the processing of data from several other workplaces 3 , in the 2 are labeled "Workplace 2" to "Workplace k" and are also constructed on the same principle. These jobs 3 do not have to be the same. To the processing layer M4 So different jobs can be organized 3 be connected. The processing layer M4 for organization is to be dimensioned so that it is in the diversity of the connected jobs 3 justified complexity. In particular, those in the knowledge base 37 filed rules all types of connected jobs 3 account. Also the size and topology of the neuromorphic processing component 42 in the processing unit 40 the processing layer M4 for organization must match the size and complexity of the entire device 1 be chosen so that the processing layer M4 not undersized.

Die Vorrichtung 1 mit der Datenverarbeitungsanlage 4 ist jedoch auch nur mit der Geräteschicht 30 und der Verarbeitungsschicht M1 auf einfache Weise pro Arbeitsplatz 3 lauffähig. Die Hinzunahme weiterer Verarbeitungsschichten M2, M3, M4 und gegebenenfalls weiterer Verarbeitungsschichten 31 erweitert die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung 1. Dabei sind auch weitere Verarbeitungsschichten 31 über die Verarbeitungsschicht M4 hinaus denkbar, analog zur prinzipiellen Architektur in 2. Die hier beispielhaft dargestellte Aufteilung in die Verarbeitungsschichten M1 bis M4 lehnt sich an dem kognitiven Erfahrungsraum des Menschen an und kann bei neueren Erkenntnissen in ihrem Zuschnitt verändert werden.The device 1 with the data processing system 4 is synonymous only with the device layer 30 and the processing layer M1 in a simple way per workplace 3 run. The addition of additional processing layers M2 . M3 . M4 and optionally other processing layers 31 extends the performance of the device 1 , There are also other processing layers 31 over the processing layer M4 also conceivable, analogous to the basic architecture in 2 , The division into the processing layers exemplified here M1 to M4 leans on the cognitive experiential space of the human being and can be changed in its cutting-edge with recent findings.

Für diese beispielhafte Ausgestaltung der Datenverarbeitungsanlage 4 mit vier Verarbeitungsschichten M1 bis M4 umfasst die Datenverarbeitungsanlage 4 neben der Geräteschicht 30 für diese vier Verarbeitungsschichten 31 vier Baugruppen 32: eine Baugruppe 51 für die Signalverarbeitung in der Verarbeitungsschicht M1, eine Baugruppe 52 für Reaktionen in der Verarbeitungsschicht M2, eine Baugruppe 53 für Schlussfolgerungen in der Verarbeitungsschicht M3 und eine Baugruppe 54 für Organisation in der Verarbeitungsschicht M4. Die Baugruppen 51 bis 54 weisen jeweils den in 3 dargestellten Aufbau auf.For this exemplary embodiment of the data processing system 4 with four processing layers M1 to M4 includes the data processing system 4 next to the device layer 30 for these four processing layers 31 four assemblies 32 : an assembly 51 for signal processing in the processing layer M1 , an assembly 52 for reactions in the processing layer M2 , an assembly 53 for conclusions in the processing layer M3 and an assembly 54 for organization in the processing layer M4 , The assemblies 51 to 54 each have the in 3 shown construction.

Die weißen Blockpfeile stellen den von der Geräteschicht 30 zur Baugruppe 54 aufsteigenden Informationsfluss der gemessenen oder interpretierten Situationen dar. Sie sind mit S1 bis S5 bezeichnet. Die schwarzen Blockpfeile stellen den Rückfluss an Instruktionen dar, die als Rückkopplung von der Baugruppe 54 absteigend bis hinunter zur Geräteschicht 30 fließen. Sie sind mit I5 bis I1 bezeichnet. Da die Baugruppe 54 die oberste Verarbeitungsschicht M4 bildet und keine weiteren Baugruppe darüber liegen, werden die über S5 laufenden Informationsflüsse nicht weiter verarbeitet. Aus gleichem Grund werden über I5 keine Instruktionen an die Verarbeitungsschicht M4 übermittelt, da es keine übergeordnete Verarbeitungsschicht 31 zu der Verarbeitungsschicht M4 gibt.The white block arrows represent that of the device layer 30 to the module 54 ascending information flow of measured or interpreted situations. They are with S1 to S5. The black block arrows represent the backflow of instructions that act as feedback from the assembly 54 descending down to the device layer 30 flow. You are with I5 to I1 designated. Because the assembly 54 the topmost processing layer M4 forms and no further module over it are the over S5 ongoing information flows are not further processed. For the same reason will be over I5 no instructions to the processing layer M4 because there is no parent processing layer 31 to the processing layer M4 gives.

Jede der vier Verarbeitungsschichten M1 bis M4 sowie jede der Baugruppen MO.j in der Geräteschicht 30 hat in ihrer Verarbeitungseinheit 40 Anteile, die auf maschinellem Lernen oder subsymbolischer Verarbeitung mit der jeweiligen neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 beruhen. Für die Baugruppen MO.j sind diese direkt innerhalb des jeweiligen Gerätes Gj implementiert. Jede Baugruppe 51 bis 54 kann diese Verarbeitungseinheit 40 lokal implementieren oder über das Netz 5 Dienste des Rechners 6 in Anspruch nehmen. Der Anteil der Abstraktion steigt von der Geräteschicht 30 und den Baugruppen MO.j über die Baugruppe 51 zur Baugruppe 54 mit dem Übergang von symbolischer zu subsymbolischer Verarbeitung an. Die obersten beiden Baugruppen 53 und 54 sind komplett subsymbolisch aufgebaut. Entsprechend diesem Aufbau ist in jeder der Baugruppen MO.j sowie 51 bis 54 eine neuromorphe Verarbeitungskomponente 42, insbesondere in der Gestalt eines neuronalen Netzes vorhanden.Each of the four processing layers M1 to M4 as well as each of the assemblies MO.j in the device layer 30 has in their processing unit 40 Proportions based on machine learning or subsymbolic processing with the respective neuromorphic processing component 42 based. For the modules MO.j these are implemented directly within the respective device Gj. Each assembly 51 to 54 can this processing unit 40 implement locally or over the network 5 Services of the computer 6 take advantage of. The proportion of abstraction increases from the device layer 30 and the assemblies MO.j over the assembly 51 to the module 54 with the transition from symbolic to subsymbolic processing. The top two assemblies 53 and 54 are completely subsymbolic. According to this structure, in each of the assemblies MO.j and 51 to 54, a neuromorphic processing component 42 , especially in the form of a neural network.

Die Geräteschicht 30 und die Baugruppen 51 bis 54 erfüllen die folgenden Aufgaben:The device layer 30 and the assemblies 51 to 54 perform the following tasks:

Die Geräteschicht 30 dient der Anbindung der Arbeitsgeräte 11 sowie der Eingabegeräte 9 für die direkte Benutzerinteraktion, wie beispielsweise der Tastatur 12, der Kamera 14, oder des Mikrofons 13, sowie der zur Ausgabe vorgesehenen Ausgabegeräte 10 wie beispielsweise des Lautsprechers 17, des Monitors 15 oder des Projektors 16. In der Geräteschicht 30 kann eine Anbindung an die herkömmliche Informationstechnik vorhanden sein, beispielsweise über einen Feldbus, und damit die Anbindung an die Technik eines herkömmlichen Arbeitsplatzes bewerkstelligt werden.The device layer 30 serves the connection of the tools 11 as well as the input devices 9 for direct user interaction, such as the keyboard 12 , the camera 14 , or the microphone 13 , as well as the intended for issue output devices 10 such as the speaker 17 , the monitor 15 or the projector 16 , In the device layer 30 a connection to the conventional information technology can be present, for example via a field bus, and thus the connection to the technology of a conventional workstation be accomplished.

In der Geräteschicht 30 werden über eine nicht vorgegebene Zahl von Eingabegeräten 9, Ausgabegeräten 10 sowie Arbeitsgeräten 11, die Sensoren und Aktoren bereitstellen, die Schnittstellen zum Arbeitsplatz 3 und seinen Benutzern 2 bewerkstelligt. Diese Arbeitsplatzgeräte 7 können über lokale Speicher verfügen, in die Daten geschrieben und anschließend von dort ausgelesen werden. Des Weiteren können diese Arbeitsplatzgeräte 7, wie bereits ausgeführt, Hardware-Bestandteile beinhalten, die zur Ausführung von algorithmischer Logik oder von künstlicher Intelligenz oder von einer Kombination aus beidem geeignet sind.In the device layer 30 are over an unspecified number of input devices 9 , Output devices 10 as well as work tools 11 that provide sensors and actuators, the interfaces to the workplace 3 and its users 2 accomplished. These workstation devices 7 can have local storage, written to and read from the data. Furthermore, these workstation devices 7 as previously stated, includes hardware components suitable for executing algorithmic logic or artificial intelligence, or a combination of both.

Die Arbeitsplatzgeräte 7 der Geräteschicht 30 melden sich selbsttätig an der Baugruppe 51 an, die die Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung bildet. Die Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 51 beinhaltet Informationen über die anbindbaren Arbeitsplatzgeräte 7 und deren Funktionalitäten, im Sinne eines Leistungskatalogs.The workplace devices 7 the device layer 30 automatically log on to the module 51 the processing layer M1 for signal processing forms. The knowledge database 37 the assembly 51 contains information about the attachable workstation devices 7 and their functionalities, in the sense of a service catalog.

Die Baugruppe 51, die die Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung realisiert, dient als kognitive Aufnahme- und Wiedergabeschicht bezüglich der audiovisuellen Signalverarbeitung wie Sehen und Hören bezüglich der Beobachtung der Vorgänge, die am Arbeitsplatz 3 stattfinden, wobei selbsttätige Erkennungsleistungen erbracht werden, und zwar nicht nur über die visuellen und auditiven Eingabegeräte 9 und Ausgabegeräte 10. Auch die mit Sensoren oder Aktoren versehenen Arbeitsgeräte 11 werden als Möglichkeiten der Sinneswahrnehmung und der Kommunikation mit dem Benutzer 2 genutzt. Zusätzlich zur üblichen Erfassung von Messwerten, die ebenfalls Bestandteil der Vorrichtung 1 ist, werden darüber auch kognitive Auswertungen vorgenommen. Beispielsweise können für das Thermometer 19 Ergebnisse wie „Temperaturkurve steigt sehr schnell“ oder „Lange nichts passiert“ erzeugt werden. Durch diese in der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 durchgeführte kognitiven Auswertung der Messdaten des Thermometers 19 wird der Informationsfluss vom Thermometer 19 an die Datenverarbeitungsanlage 4 zu einem kognitiven Kanal, analog zum kognitiven Kanal der visuellen Wahrnehmung. Informationen, die zur Erkennung eines kognitiven Zusammenhangs zusammengeführt werden müssen, werden in einem zugeordneten kognitiven Kanal gebündelt.The assembly 51 containing the processing layer M1 realized for signal processing, serves as a cognitive recording and playback layer in terms of audiovisual signal processing such as seeing and hearing with respect to the observation of the processes occurring in the workplace 3 take place, whereby automatic recognition services are provided, and not only via the visual and auditory input devices 9 and output devices 10 , Also the tools provided with sensors or actuators 11 are considered possibilities of sensory perception and communication with the user 2 used. In addition to the usual acquisition of measured values, which are also part of the device 1 is, cognitive evaluations are made about it. For example, for the thermometer 19 Results such as "temperature curve rises very fast" or "nothing happens for a long time" are generated. Through these in the neuromorphic processing component 42 carried out cognitive evaluation of the measured data of the thermometer 19 becomes the flow of information from the thermometer 19 to the data processing system 4 to a cognitive channel, analogous to the cognitive channel of visual perception. Information that needs to be merged to recognize a cognitive context is bundled into an associated cognitive channel.

Die Umsetzung der Messdaten und Beobachtungsdaten aus der Geräteschicht 30 in kognitive Kanäle, mit der eine Bündelung, Trennung und Umbenennung der für die Kommunikation mit den Geräten G1 bis Gm0 verwendeten Daten einhergehen kann, stellt eine Abstraktion in der Verarbeitungsschicht M1 dar. Dies erleichtert die Verarbeitung in der darüber liegenden Verarbeitungsschicht M2 und macht die Vorrichtung 1 unabhängig von Änderungen in der Geräteschicht 30. Die Informationen der kognitiven Kanäle werden über den Informationsfluss S2 an die darüber liegende Baugruppe 52 der Verarbeitungsschicht M2 weitergegeben und dort im Situationsspeicher 35 der Baugruppe 52 persistiert.The conversion of the measurement data and observation data from the device layer 30 in cognitive channels, with a pooling, separation and renaming of the communication with the devices G1 to Gm 0 data used represents an abstraction in the processing layer M1 This facilitates processing in the overlying processing layer M2 and makes the device 1 regardless of changes in the device layer 30 , The information of the cognitive channels are transmitted through the flow of information S2 to the overlying module 52 the processing layer M2 passed on and there in the situation memory 35 the assembly 52 persists.

Eine wichtige Funktion der Baugruppe 51 ist die Selbsterkennung der Geräte in der Geräteschicht 30, insbesondere der Arbeitsgeräte 11. Das bedeutet: Was immer der Vorrichtung 1 neu hinzugefügt wird, wird automatisch Bestandteil der Vorrichtung 1 und muss nicht eingebaut oder konfiguriert werden. Zu diesem Zweck wird in der Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 51 ein Leistungskatalog geführt, in den alle Geräte und Geräteklassen mit ihren Merkmalen und Möglichkeiten eingetragen sind. Die Kamera 14 mit nachgelagerter Bilderkennung kann die Erkennung von neu in die Vorrichtung 1 eingebrachten Arbeitsplatzgeräten 7 unterstützen.An important function of the assembly 51 is the self-recognition of the devices in the device layer 30 , in particular of the working tools 11 , That means: Whatever the device 1 newly added, automatically becomes part of the device 1 and does not have to be installed or configured. For this purpose, in the knowledge base 37 the assembly 51 a service catalog led, in all devices and device classes with their characteristics and possibilities are registered. The camera 14 with downstream image recognition, the detection of new in the device 1 introduced workplace devices 7 support.

Die Informationsflüsse aus den erkannten Arbeitsplatzgeräten 7 fließen als Eingaben S1.j in die Baugruppe 51 der Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung. Die in der Baugruppe 51 berechneten Instruktionen für die darunter liegende Geräteschicht 30 fließen dagegen als technische Anweisung über die Kanäle I1.j in die entsprechenden Geräte Gj zurück.The information flows from the recognized workstation devices 7 flow as inputs S1 .j in the assembly 51 the processing layer M1 for signal processing. The in the assembly 51 calculated instructions for the underlying device layer 30 flow as a technical instruction on the channels I1 .j in the corresponding devices Gj back.

Die Baugruppe 52 für Reaktionen, die die Verarbeitungsschicht M2 für Reaktionen realisiert, dient der überwiegend regelbasierten und reflexiven Steuerung mit vorgegebenen Prozessmustern und Reaktionsmustern. Zusätzlich bietet diese Baugruppe 52 mit Hilfe von maschinellem Lernen die Fähigkeit zu einfachen Schlussfolgerungen sowie zu komplexen Dialogen und der Abbildung von einfachem semantischem Kontext. Über die Baugruppe 52 findet auch die Kommunikation mit anderen Systemen der Informationstechnik statt. Insofern können in der Baugruppe 52 Schnittstellen in die klassische Informationstechnik wie beispielsweise in das ERP (= Enterprise Ressource Planning), das LIMS (= Labormanagement Informationssystem) oder andere übliche Systeme der Informationstechnik eingerichtet sein. Die Informationen aus diesen Systemen fließen in die Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 52 ein.The assembly 52 for reactions that the processing layer M2 realized for reactions, serves the predominantly rule-based and reflexive control with given process patterns and reaction patterns. In addition, this module offers 52 The ability to make simple inferences, complex dialogues, and mapping simple semantic context through machine learning. About the assembly 52 also takes place communication with other systems of information technology. In that respect, in the assembly 52 Interfaces in the classical information technology such as in the ERP (= Enterprise Resource Planning), the LIMS (= Laboratory Management Information System) or other conventional systems of information technology to be established. The information from these systems flows into the knowledge base 37 the assembly 52 on.

In der Baugruppe 52 für Reaktionen erfolgt eine Auswertung der in der Baugruppe 51 für die Signalverarbeitung erfassten Informationen. Der überwiegende Teil dieser Steuerung ist algorithmisch-statisch und erfolgt mit Hilfe der zugehörigen algorithmischen Verarbeitungskomponente 41. Ferner sind in der Baugruppe 52 sogenannte Fähigkeiten implementiert. Diese folgen Verfahrensbeschreibungen für bestimmte Handlungskontexte. Diese Fähigkeiten sind in den meisten Fällen auf der Grundlage von Regeln in festen Algorithmen implementiert. Diese Regeln sind in der Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 52 abgelegt. Anteile der Fähigkeiten können aber auch in der Baugruppe 52 schon auf maschinellem Lernen beruhen und dazu die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 der Baugruppe 52 nutzen. In der Baugruppe 52 sind die primären Sicherheitsrichtlinien des Arbeitsplatzes 3 hinterlegt, die nicht durch darüber liegende Verarbeitungsschichten 31 übersteuert werden sollten.In the assembly 52 For reactions, an evaluation is carried out in the module 51 Information collected for signal processing. The vast majority of this control is algorithmic-static and is done using the associated algorithmic processing component 41 , Further, in the assembly 52 implemented so-called capabilities. These follow process descriptions for specific action contexts. These capabilities are mostly implemented on the basis of rules in fixed algorithms. These rules are in the knowledge base 37 the assembly 52 stored. However, shares of skills can also be found in the assembly 52 based on machine learning and the neuromorphic processing component 42 the assembly 52 use. In the assembly 52 are the primary security policies of the workplace 3 deposited, not by overlying processing layers 31 should be overridden.

Über alle Objekte am Arbeitsplatz 3 wird in der Baugruppe 52 eine Liste geführt, welche auch die Historie der Objekte am Arbeitsplatz 3 dokumentiert. Die Historie eines Objektes bezeichnet dabei die Abfolge der mit diesem Objekt verknüpften Aktivitäten. Die Aktivitäten bilden die Beziehungen zwischen den Objekten in Form von Handlungen und Abhängigkeiten zwischen den Objekten ab. Die Aktivitäten können eine mehrstufige Hierarchie haben: Aktivitätengruppen, Makroaktivitäten und Mikroaktivitäten. Eine Mikroaktivität ist beispielsweise ein einzelner Handgriff in der übergeordneten Makroaktivität „Auswaage“. Die Objekte bilden zusammen mit den zugehörigen Aktivitäten die Handlungskontexte, die die Basis für die in Baugruppe 52 implementierten Fähigkeiten bilden. In Abhängigkeit von den Handlungskontexten erzeugen die Fähigkeiten Reaktionen, die in der Form von konkreten Kognitivinformationen und Aktionsbefehlen über den Kanal für die Instruktionen I2 an die darunter liegende Baugruppe 51 für die Signalverarbeitung M1 weitergegeben werden. Diese Informationen werden in der Baugruppe 51 in deren Instruktionsspeicher 36 abgelegt. Die Verarbeitungseinheit 40 von Baugruppe 51 verarbeitet diese Instruktionen weiter, integriert mit den Messdaten und Gerätedaten aus dem Situationsspeicher 35 der Baugruppe 51, und gibt diese sodann über die Kanäle I1 an die in der Geräteschicht 30 in die Vorrichtung 1 eingebundenen Arbeitsplatzgeräte 7 zurück. Die Ausgabegeräte 10, wie zum Beispiel der Lautsprecher 17, der Projektor 16 oder der Monitor 15, übermitteln diese Instruktionen als Handlungsempfehlungen an den Benutzer 2.About all objects in the workplace 3 is in the assembly 52 kept a list, which also includes the history of the objects in the workplace 3 documented. The history of an object indicates the sequence of activities associated with this object. The activities depict the relationships between the objects in the form of actions and dependencies between the objects. The activities can have a multi-level hierarchy: activity groups, macro activities, and micro activities. For example, a microactivity is a single handle in the parent macro activity "Weighing". The objects, together with the associated activities, form the action contexts that form the basis of the assembly 52 form implemented skills. Depending on the action contexts, the abilities generate responses that take the form of concrete cognitive information and action commands over the instruction channel I2 to the subassembly underneath 51 for signal processing M1 be passed on. This information is in the assembly 51 in their instruction memory 36 stored. The processing unit 40 from assembly 51 processes these instructions further, integrated with the measurement data and device data from the situation memory 35 the assembly 51 , and then passes these over the channels I1 to those in the device layer 30 into the device 1 integrated workstation devices 7 back. The output devices 10 such as the speaker 17 , the projector 16 or the monitor 15 , submit these instructions as action recommendations to the user 2 ,

Informationen zu den vorliegenden Handlungskontexten werden von der Baugruppe 52 über den Informationsfluss S3 an die darüber liegende Baugruppe 53 und damit an die Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen übermittelt. In der Baugruppe 53 werden diese Informationen als Eingabe im Situationsspeicher 35 persistiert.Information about the available action contexts is provided by the module 52 about the flow of information S3 to the overlying module 53 and thus to the processing layer M3 for conclusions. In the assembly 53 This information is used as input in the situation memory 35 persists.

In der Baugruppe 53, die die Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen realisiert, werden auf der Grundlage der im Situationsspeicher 35, im Instruktionsspeicher 36 und der Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 53 vorliegenden Informationen Schlussfolgerungen gezogen und Handlungsanweisungen erzeugt. Die erzeugten Handlungsanweisungen werden über den Kanal für Instruktionen I3 an die darunter liegende Baugruppe 52 zurückgegeben und dort in deren Instruktionsspeicher 36 persistent abgelegt. Die Schlussfolgerungen zur Situation werden dagegen als Informationsfluss an die darüber liegende Baugruppe 54, die die Verarbeitungsschicht M4 für Organisation realisiert, weitergegeben und dort in deren Situationsspeicher 35 persistent abgelegt.In the assembly 53 containing the processing layer M3 Realized for conclusions are based on the in-situation memory 35 , in the instruction memory 36 and the knowledge base 37 the assembly 53 conclusions are drawn and action instructions are generated. The generated instructions are sent via the channel for instructions I3 to the subassembly underneath 52 returned and there in their instruction memory 36 stored persistently. Conclusions on the situation, on the other hand, are as information flow to the overlying assembly 54 containing the processing layer M4 realized for organization, passed on and there in their situation memory 35 stored persistently.

Aufgrund der Informationsverarbeitung in der Baugruppe 53 verhält sich die Vorrichtung 1 derart, dass der Benutzer 2 nicht den Eindruck hat, mit einer Maschine zu interagieren. Insofern erzeugt die Baugruppe 53 die Identität, also das Wesen der Vorrichtung 1. Aufgrund der Wirkungsweise der Baugruppe 53 wird aus der Vorrichtung 1 heraus so mit dem Benutzer 2 kommuniziert, dass sich die Verhaltensmuster der Datenverarbeitungsanlage 4 nicht von denen eines Menschen unterscheiden. Die Baugruppe 53 wird über einen auf das jeweilige Einsatzszenario (zum Beispiel „Labor“, „Optiker“, „OP-Saal“, usw.) angepassten Turing-Test in seiner Qualität gesichert. Das Verhalten der Baugruppe 53 wird durch die in seiner Wissensdatenbank 37 abgelegten Regeln mit bestimmt. Die Wissensdatenbank 37 der Baugruppe 53 beinhaltet Regeln, die das moralische Verhalten der Datenverarbeitungsanlage 4 dem Bediener 2 gegenüber bestimmen. Die Erstellung dieser Regeln erfordert aus ethischen Gründen daher eine besondere Sorgfalt.Due to the information processing in the assembly 53 the device behaves 1 such that the user 2 does not have the impression of interacting with a machine. In this respect, the module generates 53 the identity, that is the essence of the device 1 , Due to the effect of the assembly 53 gets out of the device 1 so out with the user 2 communicates that the Pattern of behavior of the data processing system 4 do not differ from those of a human being. The assembly 53 is secured in its quality by a Turing test adapted to the particular application scenario (for example "laboratory", "optician", "operating room", etc.). The behavior of the assembly 53 is through the in his knowledge base 37 filed rules with determined. The knowledge database 37 the assembly 53 includes rules that govern the moral behavior of the data processing system 4 the operator 2 determine against. The creation of these rules therefore requires special care for ethical reasons.

Die Verhaltensmuster sind erlernt, werden durch eine Kombination von herkömmlichen algorithmischen Verarbeitungskomponenten 41 und von neuromorphen Verarbeitungskomponenten 42, insbesondere einem neuronalen Netz der Baugruppe 53, erzeugt und beruhen auf konkreten symbolischen Regeln. Die Wichtungen der Parameter, die die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 steuern und damit das Verhalten der Baugruppe 53 bestimmen, können ähnlich wie ein Programmcode verwaltet und somit von außen in Versionen in die Vorrichtung 1 eingeladen werden.The behavior patterns are learned through a combination of traditional algorithmic processing components 41 and neuromorphic processing components 42 , in particular a neural network of the assembly 53 , generated and based on concrete symbolic rules. The weights of the parameters that make up the neuromorphic processing component 42 control and thus the behavior of the assembly 53 can determine similar to a program code managed and thus from the outside in versions in the device 1 be invited.

Entsprechend dem in 3 dargestellten Aufbau erzeugt die Baugruppe 53 zwei Ausgabeströme. Die Informationen in Ausgabe A1 zur „Situation“ betreffen die Lage am Arbeitsplatz 3 und die daraus in der Baugruppe 53 getroffenen Bewertungen und gezogenen Schlussfolgerungen. Sie werden über den Kanal S4 an die als nächsthöhere Baugruppe 54 für die Organisation übermittelt und in deren Situationsspeicher 35 persistiert. Die Ausgabe A2 mit den Instruktionen wird über den Kanal I3 an die darunter liegende Baugruppe 52 übermittelt und dort im Instruktionsspeicher 36 abgelegt. Diese Instruktionen fließen in der Baugruppe 52 in deren Berechnungen der Reaktionen ein und lösen dort entsprechende Aktionen und Mikroaktionen aus. Diese können Aktionen in die informationstechnischen Systeme hinein auslösen, die an die Baugruppe 52 angebunden sind, beispielsweise einen Bestellvorgang für ein zur Neige gehendes Material. Weitere Aktionen werden über die darunter liegenden Schichten inclusive der Geräteschicht 30 als Handlungsempfehlungen an den Benutzer 2 kommuniziert.According to the in 3 The structure shown creates the module 53 two output streams. The information in issue A1 to the "situation" concern the situation in the workplace 3 and the resulting in the assembly 53 taken assessments and conclusions drawn. They are crossing the canal S4 to the next highest module 54 transmitted to the organization and in their situation memory 35 persists. The output A2 with the instructions will go over the channel I3 to the subassembly underneath 52 transmitted and there in the instruction memory 36 stored. These instructions flow in the assembly 52 in their calculations of the reactions and trigger there appropriate actions and micro actions. These can trigger actions in the information technology systems that are connected to the module 52 are connected, for example, an order process for a declining material. Further actions are taken over the underlying layers including the device layer 30 as action recommendations to the user 2 communicated.

Die Baugruppe 54 realisiert die Verarbeitungsschicht M4 für Organisation. Auf dieser Ebene spielt die konkrete Situation an dem von der Vorrichtung 1 unterstützten Arbeitsplatz 3 nur noch eine untergeordnete Rolle. Vielmehr geht es hier um die Verarbeitung von Informationen zur allgemeinen Lage. In der Baugruppe 54 werden die Daten ausgewertet, die von mehreren Arbeitsplätzen 3 geliefert werden, die in 5 mit „Arbeitsplatz 2“ bis „Arbeitsplatz k“ bezeichnet sind, wobei die Auswertung insbesondere arbeitsplatzübergreifend erfolgt. Auf dieser Grundlage werden die Arbeitsplätze 3 nach übergeordneten Kriterien gesteuert sowie Ressourcen zusammen geplant und genutzt. Dieses Vorgehen kann sich auf eine beliebige Zusammenstellung von Arbeitsplätzen 3 beziehen. Insbesondere müssen diese Arbeitsplätze 3 nicht gleichartig sein. Allerdings ist der Informationsaustausch mit der darunterliegenden Baugruppe 53 der Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen, die den einzelnen Arbeitsplätzen 3 zugeordnet sind, gleichförmig gestaltet.The assembly 54 realizes the processing layer M4 for organization. At this level, the concrete situation plays on the device 1 supported workplace 3 only a minor role. Rather, it is about the processing of information about the general situation. In the assembly 54 the data are evaluated by several workstations 3 to be delivered in 5 are referred to as "workstation 2" to "workstation k", the evaluation taking place in particular across workplaces. On this basis, the jobs 3 controlled according to superior criteria and resources planned and used together. This procedure can be applied to any combination of jobs 3 Respectively. In particular, these jobs need 3 not be the same. However, the information exchange with the underlying assembly 53 the processing layer M3 for conclusions, the individual jobs 3 are assigned, uniformly shaped.

Auch die Verarbeitungseinheit 40 der Baugruppe 54 umfasst eine algorithmische Verarbeitungskomponente 41 und eine neuromorphe Verarbeitungskomponente 42, wobei die Letztere überwiegt. In der neuromorphen Verarbeitungskomponente 42 sind Verhaltensmuster auf der Grundlage von konkreten symbolischen Regeln trainiert. Insofern verhält sich die Baugruppe 54 entsprechend angelernter Inhalte. Des Weiteren kann die neuromorphe Verarbeitungskomponente 42 über ihre Auswertungsmechanismen gegebenenfalls in den Eingabedaten vorhandene Korrelationen ermitteln, auch wenn diese im Training nicht über den Kompositor 43 vorgegeben waren. Dem Bewerter 44 in der Baugruppe 54 liegt eine Menge von symbolischen Regeln und Gesetzen zu Grunde.Also the processing unit 40 the assembly 54 includes an algorithmic processing component 41 and a neuromorphic processing component 42 , the latter being predominant. In the neuromorphic processing component 42 Behaviors are trained on the basis of concrete symbolic rules. In this respect, the assembly behaves 54 according to learned content. Furthermore, the neuromorphic processing component 42 determine correlations that may be present in the input data via their evaluation mechanisms, even if these are not available in the training via the compositor 43 were predetermined. The evaluator 44 in the assembly 54 is based on a set of symbolic rules and laws.

Die durch die Baugruppe 54 realisierte Verarbeitungsschicht M4 für Organisation ist als Analogie zur menschlichen Gemeinschaft, dem Kollektiv aufzufassen. Insbesondere ist das Regelwerk, das dem Bewerter 44 der Baugruppe 54 zugrunde liegt, von den Eigentümern der verschiedenen Arbeitsplätze 3 festgelegt. Jeder dieser Arbeitsplätze 3 umfasst für sich eine eigene Geräteschicht 30 sowie Baugruppen 51 bis 53. Die kaufmännische Abrechnung der Baugruppe 54 ist entsprechend über mehrere Eigentümer aufgeschlüsselt.The through the assembly 54 realized processing layer M4 for organization is to be understood as an analogy to the human community, the collective. In particular, the rules that the evaluator 44 the assembly 54 underlying, by the owners of different jobs 3 established. Each of these jobs 3 covers its own device layer 30 as well as assemblies 51 to 53 , The commercial billing of the assembly 54 is broken down accordingly over several owners.

Die von der Baugruppe 54 als Ausgabe A1 berechnete Situation wird über den Kanal S5 nach oben weiter propagiert. Da jedoch keine nächsthöhere Verarbeitungsschicht 31 in der Datenverarbeitungsanlage 4 vorhanden ist werden diese Informationen nicht weiter genutzt. Die als Ausgabe A2 berechneten Instruktionen werden dagegen entsprechend auf die darunter liegenden einzelnen Arbeitsplätze 3 konkretisiert und an diese über die Kanäle I4 weitergeleitet.The from the assembly 54 as an issue A1 calculated situation is over the channel S5 further propagated to the top. However, there is no next higher processing layer 31 in the data processing system 4 is present this information is not further used. The as output A2 Calculated instructions, on the other hand, will be applied to the individual jobs below 3 concretized and to these through the channels I4 forwarded.

Es sei angemerkt, dass die Baugruppe 54 nicht zwingend vorhanden sein muss. Die Vorrichtung 1 ist bereits mit einer Geräteschicht 30 sowie der Baugruppe 51 lauffähig, mit noch sehr einfacher Funktionalität. Mit Hinzunahme der Baugruppe 52 und gegebenenfalls Baugruppe 53 sowie gegebenenfalls Baugruppe 54 erweitert sich das Leistungsspektrum der Vorrichtung 1 entsprechend.It should be noted that the assembly 54 does not necessarily have to be present. The device 1 is already with a device layer 30 as well as the assembly 51 executable, with still very simple functionality. With addition of the module 52 and optionally module 53 and optionally module 54 extends the power spectrum of the device 1 corresponding.

6 veranschaulicht anhand eines konkreten Beispiels den Ablauf der Informationsverarbeitung in der Vorrichtung 1 mit der Architektur aus 5. Dabei veranschaulicht 6 auf beispielhafte Weise anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels für die Vorrichtung 1 und anhand einer konkreten Situation sowie anhand eines konkreten Prozessschrittes am Arbeitsplatz 3 die zwischen den Verarbeitungsschichten 31 auftretenden Informationsflüsse in ihrer zeitlichen Abfolge. Die Angaben zur zeitlichen Abfolge befinden sich dabei in der ersten Spalte. 6 illustrates by means of a concrete example, the flow of information processing in the device 1 with the architecture 5 , It illustrates 6 in an exemplary manner with reference to a concrete embodiment of the device 1 and on the basis of a concrete situation as well as a concrete process step in the workplace 3 between the processing layers 31 occurring information flows in their time sequence. The information on the chronology is in the first column.

Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die Vorrichtung 1 über einige Eingabegeräte 9, einige Ausgabegeräte 10 und einige Arbeitsgeräte 11. Der zugehörige Arbeitsplatz 3 befindet sich in einem chemischen Labor. Dementsprechend sind das Thermometer 19, ein Heizgerät 18 (Kochplatte, Ofen) und drei Kameras 14 (CAM1, CAM2, CAM3) als Eingabegeräte 9 sowie ein Lautsprecher 17 (LSP) und eine E-Mail-Anbindung als Ausgabegerät 10 oder IT-Service vorhanden. Ein Benutzer 2 sei am Arbeitsplatz 3.At the in 6 illustrated embodiment, the device 1 via some input devices 9 , some output devices 10 and some tools 11 , The associated workplace 3 is located in a chemical laboratory. Accordingly, the thermometer 19 , a heater 18 (Hotplate, oven) and three cameras 14 (CAM1, CAM2, CAM3) as input devices 9 as well as a speaker 17 (LSP) and an e-mail connection as an output device 10 or IT service available. A user 2 be at work 3 ,

Aus der Geräteschicht 30 werden Temperaturmesswerte und die Position des erkannten Benutzers 2 in einer Zeitscheibe 1 an die Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung übertragen.From the device layer 30 are temperature readings and the position of the detected user 2 in a time slice 1 to the processing layer M1 transmitted for signal processing.

In einer Zeitscheibe 2 erfolgt in der Verarbeitungsschicht M1 eine Konsolidierung einerseits der verschiedenen Kameraergebnisse, um zu einer stabilen Aussage über die Position des Benutzers 2 zu kommen, und andererseits der Messwerte des Thermometers 19. Beispielhaft ist für das Thermometer 19 eine kognitive Interpretation, nämlich „Anstieg“ und „steiler Anstieg“ erzeugt. Diese Informationen werden über S2 an die Verarbeitungsschicht M2 für Reaktionen übergeben.In a time slice 2 takes place in the processing layer M1 a consolidation on the one hand of the different camera results, in order to obtain a stable statement about the position of the user 2 on the other hand, the readings of the thermometer 19 , An example is the thermometer 19 a cognitive interpretation, namely "rise" and "steep rise" generated. This information is about S2 to the processing layer M2 handed over for reactions.

In Zeitscheibe 3 werden in der Verarbeitungsschicht M2 für Reaktionen die eingehenden Informationen zu einer Situation synthetisiert. Diese ist schon in diesem kleinen Beispiel recht umfangreich, aber immer noch symbolischer Natur. Zu beachten ist, dass in der Verarbeitungsschicht M2 schon eine Rückmeldung einfacher regelbasierter Entscheidungen über I2 an die Verarbeitungsschicht M1 erfolgen könnte, wie Sicherheitshinweise oder unmittelbare Reaktionen. Dies ist in diesem Beispiel jedoch nicht nötig. Die Information zur Situation wird über S3 an die Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen weitergeleitet.In time slice 3 be in the processing layer M2 for reactions synthesizes the incoming information to a situation. This is already quite extensive in this small example, but still symbolic in nature. It should be noted that in the processing layer M2 already a feedback simple rule-based decisions about I2 to the processing layer M1 such as safety instructions or immediate reactions. However, this is not necessary in this example. The information about the situation is about S3 to the processing layer M3 forwarded for conclusions.

In Zeitscheibe 4 wird aus der Verarbeitungsschicht M3 für Schlussfolgerungen die Interpretation der Situation ermittelt und als Instruktion über I3 an die Verarbeitungsschicht M2 hinunter übermittelt. Im Beispiel schlussfolgert die Vorrichtung 1 aus der Situation, dass Zusammenhänge zwischen dem Nichteinhalten der Rezepturvorschrift (DOE 89), den Objekten im Labor (Thermometer 19, Heizgerät 18) und dem Benutzer 2 als verfügbarer handlungsfähiger Ressource bestehen. Damit wird die Reaktion erzeugt, die in diesem Fall aus einer einfachen Handlungsempfehlung besteht, die über I3 an die Verarbeitungsschicht M2 übertragen wird.In time slice 4 gets out of the processing layer M3 for conclusions the interpretation of the situation is determined and as an instruction about I3 to the processing layer M2 transmitted down. In the example, the device concludes 1 from the situation that connections between the non-compliance with the recipe prescription (DOE 89 ), the objects in the laboratory (thermometer 19 , Heater 18 ) and the user 2 exist as an available actionable resource. This generates the reaction, which in this case consists of a simple action recommendation, which is about I3 to the processing layer M2 is transmitted.

In der Verarbeitungsschicht M2 wird diese Reaktion über Regeln in eine konkrete Aktion umgesetzt (Zeitscheibe 5) und schließlich über die Verarbeitungsschicht M1 für die Signalverarbeitung an die Geräteschicht 30 übergeben, konkret an den Lautsprecher LSP, der in Zeitscheibe 6 dem Bediener eine Korrektur der Ofentemperatur empfiehlt.In the processing layer M2 this reaction is converted into a concrete action via rules (time slice 5 ) and finally the processing layer M1 for signal processing to the device layer 30 pass, specifically to the speaker LSP, which in time slice 6 recommends that the operator correct the oven temperature.

Hier ist aber das Verfahrensbeispiel noch nicht beendet, denn auch in der darüber liegenden Verarbeitungsschicht M4 für die Organisation wird der Befund aus der Verarbeitungsschicht M3 interpretiert, jedoch weitläufiger: Es fällt aufgrund der über den Informationskanal S4 kommunizierten Situation auf, dass ein systematischer Fehler vorliegt, der im Zusammenhang mit der Rezeptur DOE 89 steht. Im Situationsspeicher 35 der Verarbeitungsschicht M4 sind über diese konkrete Situation hinaus mehr und längerfristige Daten vorhanden, die diesen Schluss ermöglichen. Der Befund wird über die Verarbeitungsschichten M3 und M2 (Zeitscheiben 5, 6 und 7) an die Geräteschicht 30 hinuntergegeben. Zusätzlich ist der Befund aus der Verarbeitungsschicht M4 mit einem fürsorglichen Sicherheitshinweis angereichert. Dieser hätte von der Verarbeitungsschicht M2 für sich alleine genommen so nicht erzeugt werden können. Als Ausgabekanal für die Korrektur der Kochvorschrift DOE 89 ist die im Situationsspeicher 35 der Verarbeitungsschicht M2 vorliegende Information an den Ersteller der Vorschrift DOE 89 adressiert.Here, however, the method example is not yet finished, because even in the overlying processing layer M4 for the organization, the findings from the processing layer M3 interpreted, but more expansive: it falls due to the over the information channel S4 communicated the situation that there is a systematic error associated with the recipe DOE 89 stands. In the situation memory 35 the processing layer M4 Beyond this concrete situation, more and longer-term data are available to make this conclusion possible. The finding is made about the processing layers M3 and M2 (Time slices 5 . 6 and 7 ) to the device layer 30 down given. In addition, the findings from the processing layer M4 enriched with a caring safety note. This would have the processing layer M2 taken alone so can not be generated. As output channel for the correction of the cooking instruction DOE 89 is that in the situation memory 35 the processing layer M2 present information to the creator of the regulation DOE 89 addressed.

Die Verwendung der Vorrichtung 1 bietet verschiedene Vorteile. Im Folgenden werden einige ausgewählte Beispiele genannt.The use of the device 1 offers several advantages. The following are some selected examples.

Sicherheit:Security:

An den Arbeitsplätzen 3 der hier beschriebenen Art ist eine Vielzahl von Regeln zu beachten: keine Nahrungsmittel, Tragen einer Schutzbrille, korrekte Handhabung giftiger Substanzen. Die Vorrichtung 1 beobachtet die Gesamtsituation und gibt bei Bedarf Sicherheitshinweise an den Benutzer 2 aus. Im Gefahrenfall wird Hilfe angefordert. Auch wenn kein menschlicher Benutzer 2 am Arbeitsplatz 3 anwesend ist kann der Arbeitsplatz 3 kontrolliert werden - viel weiter gehend als mit herkömmlichen Verfahren. Auch das Gewähren von Zugriff und Zutritt kann über die Vorrichtung 1 abgewickelt werden.At the workplaces 3 A variety of rules should be observed in the manner described here: no food, wearing safety goggles, correct handling of toxic substances. The device 1 observes the overall situation and gives safety instructions to the user if necessary 2 out. In case of danger help is required. Even if not a human user 2 at work 3 the workplace can be present 3 be controlled - much further than with conventional methods. Also granting access and access can be via the device 1 be handled.

Effizienz: efficiency:

Materialien und Arbeitszeit können besser genutzt werden. Beispielsweise wird die mehrfache Ausführung von Experimenten vermieden. Durch Lernen des Materialverbrauches können vorausschauend Bestände optimiert werden.Materials and working time can be better used. For example, the multiple execution of experiments is avoided. By learning the material consumption, stocks can be optimized with foresight.

Ausbildung:Training:

Die Handhabung von Arbeitsplatzgeräten 7, von Materialien und die richtigen Handgriffe beim Arbeiten am Arbeitsplatz 3 können mittels der Vorrichtung 1 direkt an die Benutzer 2 vermittelt werden. Auf eine Frage während der Arbeit liefert die Vorrichtung 1 umgehend die passende Information - ob durch Vorlesen, per auf den Labortisch projiziertem Lehrvideo oder augmentiert mit einer Brille mit Projekttionsfläche für augmentierte Realität.The handling of workstation devices 7 , materials and the right handles when working in the workplace 3 can by means of the device 1 directly to the users 2 mediated. Upon a question during the work the device delivers 1 promptly the appropriate information - whether by reading aloud, by teaching video projected on the laboratory table or augmented with a pair of glasses with Projekttionsfläche for augmented reality.

Sofortige Auswertung der Arbeit:Immediate evaluation of the work:

Durch die normierte und einheitliche Datenhaltung über alle Arbeitsplatzgeräte 7 und Arbeitsplätze 3 hinweg ist beispielswiese die mathematische Auswertung wesentlich einfacher und schneller zu erreichen. Dadurch wird eine detailliertere und schnellere Bewertung von Ergebnissen möglich, ohne vorher viele einzelne Handgriffe wie Kopieren und Umformatieren von Messwerten und Beobachtungsdaten durchführen zu müssen.Through standardized and uniform data management across all workstation devices 7 and jobs 3 For example, mathematical evaluation is much easier and faster to achieve. This allows a more detailed and faster evaluation of results without having to perform many individual operations such as copying and reformatting measured values and observation data.

Automatisches Publizieren:Automatic publishing:

In der wissenschaftlichen Welt deutet sich durch die sozialen Medien ein Bruch mit der bisherigen Publikationspraxis an. Neben dem klassischen Peer Review erfolgt eine Bewertung nach „Interessanz“. Im Zuge dieser Veränderung wird die Art der Experimentier- und Datenbasis, auf deren Grundlage Aussagen getroffen und anschließend veröffentlicht werden, sich ebenfalls mit den modernen Techniken verändern.In the scientific world, a break with previous publication practice is indicated by social media. In addition to the classic peer review, an evaluation is carried out according to "interest". In the course of this change, the nature of the experimental and data base, based on which statements are made and subsequently published, will also change with modern techniques.

Die Vorrichtung 1 dokumentiert alle Sachverhalte und Verarbeitungsschritte automatisch in den revisionssicheren Logbüchern 38, aus denen sich jederzeit (Zugriffsberechtigung durch die Rolle „Auditor“ vorausgesetzt) die experimentellen und auswertenden Teile jeder Publikation erzeugen lassen.The device 1 documents all facts and processing steps automatically in the audit-proof logbooks 38 from which the experimental and evaluating parts of each publication can be produced at any time (assuming access authorization by the role of "Auditor").

Wichtig für einen Paradigmenwechsel in der Wissenschaft ist die Abkehr von „nur positive Befunde werden veröffentlicht“. Dies ist aus dem Ressourcenmangel in den Anfangsjahren der Forschung entstanden, aber heute nicht mehr sinnvoll. Da traditionell „nicht erfolgreich = nicht veröffentlicht“ gilt, werden Negativ-Ergebnisse oft nicht publiziert. In der Folge werden zu viele Male fehlgeschlagene Experimente erneut wiederholt.Important for a paradigm shift in science is the rejection of "only positive findings are published". This arose from the lack of resources in the early years of research, but no longer makes sense today. Since traditionally "unsuccessful = not published" applies, negative results are often not published. As a result, too many failed experiments are repeated again.

Die Publikation von Negativ-Ergebnissen wird Einzug in die Veröffentlichungspraxis halten - nicht zwingend jedes Mal als Fachartikel, aber immer als für die Wissenschaft schnell anwachsendes weltweites Rohdaten-Archiv mit automatisch generierter inhaltlicher Beschreibung sowie einer kognitiven Erstanalyse auf maschineller Basis. Die hier beschriebene Vorrichtung 1 ermöglicht diesen Paradigmenwechsel. The publication of negative results will find its way into publication practice - not necessarily as a technical article, but always as a rapidly growing global raw data archive for the scientific community, with automatically generated content descriptions and a cognitive initial analysis on a machine basis. The device described here 1 enables this paradigm shift.

Abschließend sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Datenverarbeitungsanlage 1 eine physikalische Recheneinheit bilden kann oder als logische Einheit über mehrere physikalische Recheneinheiten verteilt sein kann. Teile der Datenverarbeitungsanlage können in Hardware und/oder Software realisiert sein, wobei insbesondere für die neuromorphen Verarbeitungskomponenten neuromorphe Schaltungen zum Einsatz kommen können, die ein neuronales Netz in Hardware realisieren.Finally, it should be noted again that the data processing system 1 can form a physical processing unit or can be distributed as a logical unit over several physical computing units. Parts of the data processing system can be realized in hardware and / or software, wherein in particular for the neuromorphic processing components neuromorphic circuits can be used, which realize a neural network in hardware.

Ferner sei darauf hingewiesen, dass für den Betrieb der Vorrichtung ein Computerprogrammprodukt zur Anwendung kommen kann, dessen Code dem Betrieb der hier beschriebenen Vorrichtung dient, wenn der Code von einem Prozessor oder einer neuromorphen Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. In einem Ausführungsbeispiel kann der Code auf einem von der Datenverarbeitungsanlage auslesbaren Datenträger gespeichert sein, wie beispielsweise einer Diskette, einer Compact Disc (CD) oder einer Digital Versatile Disc (DVD) oder Ähnlichem. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Computerprogrammprodukt Code umfassen, der auf einem Datenspeicher eines Server oder einer Gruppe von Servern gespeichert ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Träger auch ein elektrisches Trägersignal sein, das dazu verwendet wird, den Code von einem Server durch Herunterladen auf einen Server zu übertragen.It should also be noted that the operation of the device may be performed using a computer program product whose code is for the operation of the device described herein when the code is executed by a processor or a neuromorphic processing unit. In one embodiment, the code may be stored on a data medium readable by the data processing system, such as a floppy disk, a compact disc (CD) or a digital versatile disc (DVD) or the like. In other embodiments, the computer program product may include code stored on a data store of a server or a group of servers. In another embodiment, the carrier may also be an electrical carrier signal used to transfer the code from a server to a server by downloading.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass Merkmale und Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, auch mit einem anderen Ausführungsbeispiel kombiniert werden können, außer wenn dies aus Gründen der Kompatibilität ausgeschlossen ist.Finally, it should be noted that features and properties that have been described in connection with a particular embodiment can also be combined with another embodiment, except where this is excluded for reasons of compatibility.

Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung der Singular den Plural einschließt, außer wenn sich aus dem Zusammenhang etwas anderes ergibt. Insbesondere wenn der unbestimmte Artikel verwendet wird, ist sowohl der Singular als auch der Plural gemeint.Finally, it should be noted that in the claims and in the description, the singular includes the plural unless the context indicates otherwise. In particular, when the indefinite article is used, it means both the singular and the plural.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • CN 206058263 U [0003]CN 206058263 U [0003]

Claims (19)

Vorrichtung zur Unterstützung eines Benutzers (2) an einem Arbeitsplatz (3) mit: - einer dem Arbeitsplatz (3) zugeordneten Datenverarbeitungsanlage (4), - wenigstens einer am Arbeitsplatz (3) vorhandenen und mit der Datenverarbeitungsanlage (4) verbundenen Ausgabeeinheit (10) zur Wiedergabe von Information, - wenigstens einer am Arbeitsplatz (3) vorhandenen und mit der Datenverarbeitungsanlage (4) verbundenen Eingabeeinheit (9), die allein dem Zweck dient, Daten an die Datenverarbeitungsanlage (4) zu übermitteln, - einer Vielzahl von am Arbeitsplatz (3) vorhandenen und von der Datenverarbeitungsanlage verwalteten Arbeitsgeräten (11), die zu Ausführung der am Arbeitsplatz (3) ausgeführten Tätigkeiten verwendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsanlage (4) dazu eingerichtet ist, - Vorgänge am Arbeitsplatz (3), die die Arbeitsgeräte (11) einbeziehen, mittels der Arbeitsgeräte (11) und/oder der Eingabeeinheit (9) zu erfassen, - auf der Grundlage der erfassten Vorgänge mittels einer neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) eine Situation zu erkennen und - auf der Grundlage der erkannten Situation eine Nachricht an den Benutzer (2) auszugeben.Device for supporting a user (2) at a workstation (3) with: - a data processing system (4) assigned to the workstation (3), - at least one output unit (10) present at the workstation (3) and connected to the data processing system (4) for the reproduction of information, - at least one input unit (9) present at the workstation (3) and connected to the data processing system (4) for the sole purpose of transmitting data to the data processing system (4); 3) existing working equipment (11) managed by the data processing equipment and usable to carry out the activities carried out at the workstation (3), characterized in that the data processing equipment (4) is arranged to: - operations at the workstation (3) which Involve implements (11) to be detected by means of the implements (11) and / or the input unit (9), - detected on the basis of a process by means of a neuromorphic processing component (42) to recognize a situation and - to issue a message to the user (2) based on the detected situation. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsanlage (4) über wenigstens eine Verarbeitungsschicht (31) verfügt, die jeweils wenigstens eine Baugruppe (32) aufweist, in der eine Verarbeitungseinheit (40) mit wenigstens einer neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) ausgebildet ist.Device after Claim 1 , characterized in that the data processing system (4) has at least one processing layer (31) each having at least one assembly (32) in which a processing unit (40) is formed with at least one neuromorphic processing component (42). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (40), die mit wenigstens einer neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) ausgestattet ist, zusätzlich über wenigstens eine algorithmische Verarbeitungskomponente (41) verfügt, die mit der neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) zusammenwirkt.Device after Claim 2 characterized in that the processing unit (40) equipped with at least one neuromorphic processing component (42) additionally comprises at least one algorithmic processing component (41) cooperating with the neuromorphic processing component (42). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (32) aus einem Betriebsmodus in einen Lernmodus umschaltbar ist, in dem ein Kompositor (43) die neuromorphe Verarbeitungskomponente (42) mit Trainingsinformation beaufschlagt und ein Bewerter (44) in Reaktion auf die von der neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) erzeugte Antwort eine Bewertung erzeugt und damit die neuromorphe Verarbeitungskomponente (42) beaufschlagt.Device after Claim 2 or 3 characterized in that the assembly (32) is switchable from an operating mode to a learning mode in which a compositor (43) applies training information to the neuromorphic processing component (42) and an evaluator (44) in response to the neuromorphic processing component (44). 42) generates a score and thereby applies to the neuromorphic processing component (42). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in jeder Verarbeitungsschicht (31) vorgesehene wenigstens eine Baugruppe (32) über einen Kommunikationskanal (33) Situationsinformationen von einer untergeordneten Baugruppe (32) empfängt und an eine übergeordnete Baugruppe (32) sendet und über einen weiteren Kommunikationskanal (34) Instruktionsinformation von der übergeordneten Baugruppe (32) empfängt und an die untergeordnete Baugruppe (32) sendet.Device according to one of Claims 2 to 4 , characterized in that the at least one module (32) provided in each processing layer (31) receives situation information from a subordinate module (32) via a communication channel (33) and sends it to a higher-level module (32) and via a further communication channel (34 ) Receives instruction information from the parent assembly (32) and sends it to the subordinate assembly (32). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (32) einen der Verarbeitungseinheit (40) vorgelagerten Situationsspeicher (35) aufweist, in den Situationsinformationen aus der untergeordneten Baugruppe (32) speicherbar sind, und/oder einen der Verarbeitungseinheit (40) vorgelagerten Instruktionsspeicher (36) aufweist, in den Instruktionsinformationen aus der übergeordneten Baugruppe (32) speicherbar sind.Device after Claim 5 , characterized in that the assembly (32) has a situation memory (35) upstream of the processing unit (40), in which situation information from the subordinate assembly (32) can be stored, and / or an instruction memory (36) located upstream of the processing unit (40). in which instruction information from the superordinate module (32) can be stored. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompositor (43) die Trainingsinformationen anhand von Informationen erzeugt, die aus dem Situationsspeicher (35) und/oder dem Instruktionsspeicher (36) entnommen sind, und/oder selbst generiert und der Bewerter (44) in Reaktion auf die von der neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) erzeugten Situationsinformationen und/oder Instruktionsinformation die Bewertung erzeugt und damit die neuromorphe Verarbeitungskomponente (42) beaufschlagt.Device after Claim 5 and 6 characterized in that the compositor (43) generates the training information based on information taken from the situation memory (35) and / or the instruction memory (36) and / or generates it itself and the evaluator (44) in response to the the situation information and / or instruction information generated by the neuromorphic processing component (42) generates the evaluation and thereby applies to the neuromorphic processing component (42). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (40) mit einer Datenbank (37) verbunden ist, in der Verarbeitungsregeln für die Verarbeitung der Situationsinformationen und der Instruktionsinformation gespeichert sind.Device according to one of Claims 2 to 7 , characterized in that the processing unit (40) is connected to a database (37) in which processing rules for the processing of the situation information and the instruction information are stored. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (40) die Verarbeitung der Situationsinformationen in Abhängigkeit von den Instruktionsinformationen durchführt.Device according to one of Claims 5 to 8th characterized in that the processing unit (40) performs the processing of the situation information in response to the instruction information. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsanlage über eine unter der wenigstens einen Verarbeitungsschicht (31) liegende Geräteschicht (30) verfügt, die dazu eingerichtet ist, mit den Arbeitsgeräten (11) Daten auszutauschen, wobei die über der Geräteschicht (30) liegende Verarbeitungsschicht (31) für die Signalverarbeitung neu hinzugefügte Arbeitsgeräte (11) selbsttätig anhand eines Gerätekatalogs erkennt.Device according to one of Claims 2 to 9 , characterized in that the data processing system has a device layer (30) lying beneath the at least one processing layer (31) and adapted to exchange data with the work devices (11), the processing layer (31) lying above the device layer (30) ) for the signal processing newly added tools (11) recognizes automatically by means of a device catalog. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit eine Kamera (14) umfasst und die Datenverarbeitungsanlage (4) dazu eingerichtet aus den von der Kamera (14) gelieferten Bildern mittels Bilderkennung Daten zur Erkennung der Situation zu erzeugen.Device according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that the input unit comprises a camera (14) and the data processing system (4) adapted for this purpose from the images supplied by the camera (14) Image recognition to generate data to detect the situation. Vorrichtung nach Anspruch 8, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die über der Geräteschicht (30) liegende Verarbeitungsschicht (51) für die Signalverarbeitung dazu eingerichtet ist, der Vorrichtung neu hinzugefügte Arbeitsgeräte (11) mit Hilfe der Kamera (14) und der nachgeordneten Bilderkennung zu erkennen und die zur Inbetriebnahme des neu hinzugefügten Arbeitsgerätes (11) erforderlichen Daten aus dem in der Datenbank (37) gespeicherten Leistungskatalog auszulesen.Device after Claim 8 . 10 and 11 characterized in that the processing layer (51) overlying the device layer (30) is adapted to recognize newly added implements (11) to the device by means of the camera (14) and the subordinate image recognition and to start up the device newly added implement (11) read out data required from the catalog of services stored in the database (37). Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über der Verarbeitungsschicht (51) für die Signalverarbeitung eine weitere Verarbeitungsschicht (52) für Reaktionen und darüber eine Verarbeitungsschicht (53) für Schlussfolgerungen aufweist, wobei mit der Verarbeitungsschicht für Reaktionen (52) im Vergleich zu der Verarbeitungsschicht für Schlussfolgerungen (53) schneller Steuerbefehle für die Arbeitsgeräte (11) und/oder die Ausgabegeräte (10) erzeugbar sind als mit der Verarbeitungsvorrichtung (53) für Schlussfolgerungen.Device after Claim 10 or 12 CHARACTERIZED IN THAT said device comprises, above said signal processing processing layer (51), a further processing layer (52) for responses and, further, a conclusion processing layer (53) having said processing layer for reactions (52) compared to said processing layer for Conclusions (53) can be generated for the implements (11) and / or the output devices (10) for faster control than with the inference processing device (53). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine oberste Verarbeitungsschicht (54) aufweist, an die mehrere Arbeitsplätze (3) angebunden sind.Device according to one of Claims 2 to 13 , characterized in that the device has an uppermost processing layer (54) to which a plurality of workstations (3) are connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinheit einen Projektor (16) umfasst, mit dem sich Hinweise für den Benutzer (2) auf den Arbeitsplatz (3) projizieren lassen.Device according to one of Claims 1 to 14 , characterized in that the output unit comprises a projector (16), with which hints for the user (2) on the workstation (3) can be projected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsgeräte (11) der Materialbearbeitung und/oder Materialuntersuchung dienen.Device according to one of Claims 1 to 15 characterized in that the implements (11) are used for material processing and / or material examination. Verfahren zur Unterstützung eines Benutzers (2) an einem Arbeitsplatz (3) bei dem: - eine dem Arbeitsplatz (3) zugeordnete Datenverarbeitungsanlage (4) verwendet wird, - wenigstens eine am Arbeitsplatz (3) vorhandene und mit der Datenverarbeitungsanlage (4) verbundene Ausgabeeinheit (10) zur Widergabe von Information verwendet wird, - wenigstens eine am Arbeitsplatz (3) vorhandene und mit der Datenverarbeitungsanlage (4) verbundene Eingabeeinheit (9) ausschließlich dazu verwendet wird , Daten an die Datenverarbeitungsanlage (4) zu übermitteln, - eine Vielzahl von am Arbeitsplatz (3) vorhandenen Arbeitsgeräten (11), die zu Ausführung der am Arbeitsplatz (3) ausgeführten Tätigkeiten verwendbar sind, von der Datenverarbeitungsanlage (4) verwaltet werden dadurch gekennzeichnet, dass - durch die Datenverarbeitungsanlage (4) Vorgänge am Arbeitsplatz (3), die die Arbeitsgeräte (11) einbeziehen, mittels der Arbeitsgeräte (11) und/oder der Eingabeeinheit (9) erfasst werden, dass - durch die Datenverarbeitungsanlage (4) mittels einer neuromorphen Verarbeitungskomponente (42) eine Situation erkannt wird und dass - auf der Grundlage der erkannten Situation eine Nachricht an den Benutzer (2) ausgegeben wird.Method for supporting a user (2) at a workstation (3) in which: - a data processing system (4) assigned to the workstation (3) is used, - at least one output unit present at the workstation (3) and connected to the data processing system (4) (10) is used for the reproduction of information, - at least one input (9) present at the workstation (3) and connected to the data processing system (4) is exclusively used to transmit data to the data processing system (4), - a plurality of work equipment (11) available at the workstation (3) which can be used to carry out the activities carried out at the workstation (3), are managed by the data processing installation (4), characterized in that - by the data processing installation (4) operations at the workstation (3) that involve the implements (11), are detected by the implements (11) and / or the input unit (9) that - you rch the data processing system (4) by means of a neuromorphic processing component (42) a situation is detected and that - on the basis of the detected situation, a message to the user (2) is output. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (9), die Ausgabeeinheit (10), die Arbeitsgeräte (11) und die Datenverarbeitungsanlage (4), gemäß einem der Ansprüche 2 bis 16 strukturiert istMethod according to Claim 16 , characterized in that the input unit (9), the output unit (10), the working devices (11) and the data processing system (4), according to one of Claims 2 to 16 is structured Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt Programmcode enthält, das bei Ausführung auf einer Datenverarbeitungsanlage (4) das Verfahren nach Anspruch 17 oder 18 implementiert.Computer program product, characterized in that the computer program product contains program code which when executed on a data processing system (4) according to the method Claim 17 or 18 implemented.
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