Entwicklung einer Grammatik für die Flugsicherungs-Phraseologie Begrüßung im Namen der Projektgruppe zur Abschlusspräsentation unseres Projektes TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Das Team Betreuung: Sandro Leuchter Claudia Hoffmann (Grammatik) Knut Frech (Projektleiter) Frank Major (Testdatensätze) Martin Müller (Testdatensätze) Wilfried Reuter (Grammatik) Frédéric Runge (Präsentation, Grammatik) Fotos lassen wir wohl doch, die genannten können kurz aufstehen und sich tief verbeugen... Vorstellung der Mitglieder und ihrer Zuständigkeit TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Betrachtete Kommunikation: Center-Lotse zu Pilot Kontext des Projektes Betrachtete Kommunikation: Center-Lotse zu Pilot Thema des Projektes ist die elektronische Spracherkennung im Bereich der Flugsicherung (evtl. kurzen Einblick DFS mit Anmeldung, Abmeldung Sektor, Anweisungen Höhe, Geschwindigkeit, Richtung, Zustandsabfrage, Rückmeldungen, Struktur dt. Luftraum, Übersichtskarte, Präzisierung Center-Lotsen-Piloten-Kommunikation, nicht Start-/Landung...). Hauptverwaltung Tower Akademie, F&E Center TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Entwicklung einer Grammatik für die Flugsicherungs-Phraseologie Einleitung: Praktischer Bezug unseres Projektes Wissenschaftlicher Kontext Hauptteil: Entwurf der Grammatik, Beispiel Entwurf und Aufnahme der Testaudiodateien, Beispiel Abschluss: Kommentar zur Projektarbeit TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Betrachtete Kommunikation: Center-Lotse zu Pilot Kontext des Projektes Betrachtete Kommunikation: Center-Lotse zu Pilot Thema des Projektes ist die elektronische Spracherkennung im Bereich der Flugsicherung (evtl. kurzen Einblick DFS mit Anmeldung, Abmeldung Sektor, Anweisungen Höhe, Geschwindigkeit, Richtung, Zustandsabfrage, Rückmeldungen, Struktur dt. Luftraum, Übersichtskarte, Präzisierung Center-Lotsen-Piloten-Kommunikation, nicht Start-/Landung...). Hauptverwaltung Tower Akademie, F&E Center TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Elektronische Spracherkennung Zwei Aufgabengebiete: Entwickeln und Umsetzen einer Grammatik zur Verbesserung der Spracherkennung Auswahl relevanter Testdatensätze und Erstellen von Testaudiodateien Mit dieser haben sich zwei Teilgruppen unter folgenden Aspekten beschäftigt: 1.      Entwicklung einer Grammatik für die Flugsicherungsphraseologie Auswahl relevanter Testdatensätze und Erstellen einer Testaudiodatei Betrachtete Sprache: Englisch TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Entwurf und Umsetzung einer Grammatik zur Spracherkennung Ziel der Grammatik: Erfassung der Centerlotsenanweisungen an den Piloten Parametrisierung eines Spracherkenners Verbesserung der Erkennungsleistung Erkennung bedeutungstragender Einheiten Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur modellbasierten Spracherkennung wird an der Verbesserung der Erkennungsleistung handelsüblicher Spracherkenner wie IBM VVG gearbeitet. Dieses Thema ist von großer Bedeutung, da die manuelle Dateneinpflege durch elektronische Spracherkennung ersetzt werden kann.(evtl. Bsp. Fluglotsenausbildung im Simulator, Automatisierung von Callcentern...) Mit unserem Projekt werden somit zwei Teilleistungen hierzu erbracht, indem eine Teilgruppe ausgehend von relevanten Centerlotsenanweisungen an den Piloten eine Grammatik entwickelt hat, die so aufgebaut ist, dass sie sich als Basis einer Programmiersprache eignet. Die zweite Teilgruppe hat aus diesen Anweisungen eine Auswahl von Testdatensätzen ausgewählt, um diese als Audiodatei aufzunehmen. Zweck dieser Testdatensätze ist die Evaluierung existierender Spracherkennungsprogramme.   TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Entwurf und Umsetzung einer Grammatik zur Spracherkennung Was ist eine Grammatik ? Regelwerk, nach dem Elemente einer Sprache miteinander zu einem Zusammenhang kombiniert werden. Def. Grammatik, Grafik( Diagramm, wie Sprache formalisiert wird) TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Entwurf und Umsetzung einer Grammatik zur Spracherkennung Vorgehensweise: Analyse der verwendeten Anweisungen in der Flugphraseologie Darauf basierend Entwicklung einer Grammatik nach vorgegebenem Formalismus Vorgehensweise: Wir haben nach Kriterien der Wichtigkeit und der Auftrittshäufigkeit für uns relevante Sätze aus den Centerlotsen-Pilotenanweisungen herausgesucht aus Flughandbüchern. Da diese nur Konstrukte und selten konkrete Beispielsätze enthalten, haben wir Sätze konstruiert und von Fachleuten korrekturlesen lassen. Parallel dazu hat sich ein Mitarbeiter um die Auswahl eines entsprechenden Grammatikformalismus gekümmert. Abschließend wurde aus Datenmaterial und Formalismus eine passende Grammetik entwickelt und dokumentiert. Hierzu wurden Ähnlichkeiten in der Struktur und verschiedene Bereiche genutzt, um die Daten zusammenzufassen und daraus Produktionsregeln abzuleiten. Im Ergebnis liegen verschiedene Produktionsbäume vor, anhand derer man im Top-down-Verfahren jede betrachtete Anweisung produzieren kann. Beispeile:......Erklärungen TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Entwurf und Umsetzung einer Grammatik zur Spracherkennung         „Reduce speed to mach 0.8“ Maintain Reduce speed Increase speed ... figure figure ... to by ... Knots ... figure mach Beispiel... knots Figure = 0.8 TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Auswahl relevanter Testdatensätze und Erstellen von Testaudiodateien Ziel: Beurteilung existierender Spracherkennungssoftware Einflussgrößen: Redefluss (getrennt, gebunden, fließend) Benutzerkreis (Sprecherunabhängigkeit) Zuerst wurden die Einflußgrößen, die die Erkennungsqualität eines Spracherkenners beeinflussen, definiert. Diese sind Benutzerkreis, Redefluss und Wortschatz. Auf den drei so definierten Ebenen müssen Spracherkenner auf ihre Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit geprüft werden. Neben den sich daraus ergebenden Bedingungen ist noch zu beachten, dass die Testdateien ebenso wie die Grammatik im ersten Teil die für unser Projekt relevante Kommunikation umfassen.   Auf der ersten Ebene wird der Redefluss variiert. Beim getrennten Redefluss geht es um die Isoliertworterkennung. Zwischen den Wörtern wird eine deutliche Pause gemacht. Gebundener Redefluss bedeutet, dass Worte getrennt ausgesprochen werden, die Pausen dazwischen jedoch fast verschwinden. Hier wird die Erkennung der Wortgrenzen schwierig. Den höchsten Anspruch stellt der fließende Redefluss dar. Hierbei handelt es sich um die vom Menschen täglich verwendete Art zu sprechen. Die Wortgrenzen verschmelzen, dies erschwert deren automatische Erkennung erheblich. Die zweite Ebene bildet der Benutzerkreis. Hier wird getestet, ob ein System eine sprecherunabhängige Erkennung gewährleistet. In der Untersuchung wird primär nach Geschlechtern unterschieden, in Abhängigkeit hiervon unterscheidet man zwischen hoher und tiefer Stimmlage. Auch hat hier die Frage des Akzentes Bedeutung. Die dritte Ebene bildet die Betrachtung des Wortschatzes. Da unsere Untersuchung mehr als 200 Wörter umfasst, ist der Umfang definitionsgemäß groß. Aufgrund des vorgegebenen Zeitrahmens von ca. 5 min haben wir drei Testsprecher ausgesucht, die ein möglichst breites Sprktrum o.g. Ausprägungen vertreten. So wurden zwei männliche Sprecher, einer mit rel. hoher Stimme und frz. Akzent, einer mit tiefer Stimme und amerik. Akzent sowie eine Frau mit hoher Stimme und dt. Akzent ausgewählt. Wortschatz (>200=> groß) TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Auswahl relevanter Testdatensätze und Erstellen von Testaudiodateien Kriterien zur Auswahl: Inhaltliche Bedeutung Grundzahlen Abkürzungen ICAO-Buchstabieralphabet Eigennamen (z.B. Waypoints) Geringe Überschneidungen TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Auswahl relevanter Testdatensätze und Erstellen von Testaudiodateien Beispiele: „QNH triple niner.“ (getrennt Pilot) „Are you able flight level three niner zero.“ (gebunden Pilot) „Airway tacco twelve not available due to heavy traffic alternative via airway yankee two two to Lonli.“ (fliessend) Beispiele gefragt!!! TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Kommentar zur Projektarbeit Planung Technische Beobachtungen Soziale Bedingungen Persönliche Erfahrungen

Entwicklung einer Grammatik für die Flugsicherungs-Phraseologie Kommentar zur Projektorganisation/-durchführung Problem doppelte Arbeit wegen schlechter Einschätzung der Aufgaben??? Problem erster Grammatikentwurf zu stark an Sandro’s Bsp. Orientiert...   Evtl. Problem Kommunikation, zu autonome Teilgruppen...(Muß die Gruppe sagen, was rein soll....) Fazit: Viel gelernt über Projektarbeit, Fehler in Zukunft vermeiden..... Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, für Fragen stehen wir Ihnen jetzt gerne zur Verfügung. TU Berlin Fachbereich 11 Institut für Arbeitswissenschaften Fachgebiet Mensch-Maschine-Systeme

Kontaktadresse: knut.frech@berlin.de