User-in-the-loop (original) (raw)
User-in-the-Loop (UIL) ist das Prinzip, dass eine Zielvorgabe (z. B. die Verbesserung der Effizienz eines Netzes) mithilfe der Beeinflussung der beteiligten Benutzer erreicht wird.Das Prinzip kann in vielen verschiedenen Disziplinen angewandt werden.Eine Annahme bei UIL ist, dass der menschliche Benutzer zwar intelligent ist, aber sein Verhalten (Output) ist viel weniger vorhersagbar als das Eingangs-/Ausgangsverhalten technischer Systeme.Des Weiteren haben Nutzer auch eine begrenzte Menge an Eingangsgrößen, die von den Sinnen aufmerksam verfolgt werden.Das kann u. a. visuelle Stimulation sein, akustische Signale/Sprache/Musik oder sogar haptische Wirkung (man stelle sich ein Gaspedal vor, das eine Kraft als Widerstand entgegensetzt, wenn der effiziente Betriebsbereich verlassen wird).Beid
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| dbo:abstract | User-in-the-Loop (UIL) ist das Prinzip, dass eine Zielvorgabe (z. B. die Verbesserung der Effizienz eines Netzes) mithilfe der Beeinflussung der beteiligten Benutzer erreicht wird.Das Prinzip kann in vielen verschiedenen Disziplinen angewandt werden.Eine Annahme bei UIL ist, dass der menschliche Benutzer zwar intelligent ist, aber sein Verhalten (Output) ist viel weniger vorhersagbar als das Eingangs-/Ausgangsverhalten technischer Systeme.Des Weiteren haben Nutzer auch eine begrenzte Menge an Eingangsgrößen, die von den Sinnen aufmerksam verfolgt werden.Das kann u. a. visuelle Stimulation sein, akustische Signale/Sprache/Musik oder sogar haptische Wirkung (man stelle sich ein Gaspedal vor, das eine Kraft als Widerstand entgegensetzt, wenn der effiziente Betriebsbereich verlassen wird).Beide Elemente, die intelligente Entscheidung des Nutzers und seine beobachteten Eingangswerte,können herangezogen werden, um das große Ziel zu erreichen.Die Eingangswerte haben den Zweck, den Nutzer zu einem bestimmten Verhalten zu motivieren oder davon abzuraten.Das gewünschte Verhalten ist nur im Bezug auf das Ziel zu sehen, und soll sich nicht auf das gesamte Handeln auswirken. Ein verwandtes Beispiel aus der Vergangenheit ist eine Preisstaffelung für Energiepreise je nach Nutzung der Elektrizität zur Peak-Zeit oder Off-Peak-Zeit.Wenn diese Information sich dynamisch und nicht zu festen Zeiten ändert und diese Information dem Nutzer zeitnah (am besten vor der Nutzung) mitgeteilt wird, dann handelt es sich schon um einen gesteuerten Nutzer. In diesem Beispiel ist die Steuerung offen (ohne Rückkopplung).UIL erlaubt eine echte Regelung (closed loop control), d. h. mit dem Nutzer IN der Regelschleife. Wenn Nutzer mit einem dynamischen Preis (z. B. für Elektrizität) konfrontiert werden, reagieren sie erwartungsgemäß mit einer Anpassung des Nutzungsverhaltens, das durch die Gesamtheit der Nutzer zu einer Verbesserung der Energienutzung führt (Reduktion der Spitzenlast). Außerdem wurde UIL für den Mobilfunk vorgeschlagen, um Kapazitätsengpässe zu vermeiden. In diesem Anwendungsfall sind Funkressourcen das knappe Gut.In der Vergangenheit konnten Systeme überdimensioniert werden (die Nachfrage ist kleiner als das Angebot).Jedoch zeigt sich, dass Telekommunikationsnetze einen enormen exponentiellen Anstieg der Datenraten verzeichnen, der nach vorherrschender Meinung von keiner technologischen Entwicklung aufgeholt werden kann.Damit ist die Kapazitätskrise unvermeidbar. Endnutzer bemerken dies z. B. durch abgebrochene Verbindungen oder stockende Videos. Während auf technischer Seite alles getan wird, um mehr Kapazität bereitzustellen (z. B. mit besserer Ressourcenallokation, MIMO, Cognitive Radio, Machine Learning), so sieht es aus, als würde die Hauptursache des Problems ignoriert, nämlich der Nutzer selbst. In Funknetzen können Nutzer tatsächlich beeinflusst werden, ihr Nutzungsverhalten zu verändern, indem Anreize eingeführt werden (z. B. dynamische Preise). Zusätzlich können umweltrelevante Ziele mittels UIL erreicht werden. Im Bereich der Funknetze führt nämlich eine geringere Nutzung auch zu einem geringeren Ökologischen Fußabdruck (da jedes gesendete Bit proportional viel Energie benötigt). UIL für (Funk-)Netze wird auch das Smart Grid der Kommunikation genannt. Es zielt auf die Vermeidung ungünstiger Standorte (bei schlechtem Kanalzustand) oder gegen die Nutzung während der Hauptverkehrsstunde. (de) User-in-the-Loop (UIL) refers to the notion that a technology (e.g., network) can improve a performance objective by engaging its human users (Layer 8). The idea can be applied in various technological fields. UIL assumes that human users of a network are among the smartest but also most unpredictable units of that network. Furthermore, human users often have a certain set of (input) values that they sense (more or less observe, but also acoustic or haptic feedback is imaginable: imagine a gas pedal in a car giving some resistance, like for a speedomat). Both elements of smart decision-making and observed values can help towards improving the bigger objective. The input values are meant to encourage/discourage human users to behave in certain ways that improve the overall performance of the system. One example of a historic implementation related to UIL has appeared in electric power networks where a price chart is introduced to users of electrical power. This price chart differentiates the values of electricity based on off-peak, mid-peak and on-peak periods, for instance. But, this is an open-loop control. UIL actually allows closed loop control, i.e. having the user IN the loop. Faced with a non-homogenous pattern of pricing, human users respond by changing their power consumption accordingly that eventually leads to the overall improvement of access to electrical power (reduce peak hour consumption). Recently, UIL has been also introduced for wireless telecommunications (cellular networks). Wireless resources including the bandwidth (frequency) are an increasingly scarce resource and the while current demand on wireless network is below the supply in most of the times (potentials capacity of the wireless links based on technology limitations), the rapid and exponential increase in demand will render wireless access an increasingly expensive resource in a matter of few years. While usual technological responses to this perspective such as innovative new generations of cellular systems, more efficient resource allocations, cognitive radio and machine learning are certainly necessary, it seems that they ignore a major resource in the system, namely the users. Wireless users can be encouraged to change their "wireless behavior" by introducing incentives, e.g., differentiated pricing. In addition, the increasing concern for the environment and the considerable yet invisible environmental effects of wireless use can be tapped into in order to convince "greener" user to change their wireless behavior in order to reduce their carbon footprint. UIL used in wireless communications is referred to as the Smart Grid of Communications. It aims for avoiding a location of bad link adaptation or excess use during the busy hour. (en) |
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