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LEARNING CHARME MODELS WITH (DEEP) NEURAL NETWORKS
In this paper, we consider a model called CHARME (Conditional Heteroscedastic Autoregressive Mixture of Experts), a class of generalized mixture of nonlinear nonparametric AR-ARCH time series. Under certain Lipschitz-type conditions on the autoregressive and volatility functions, we prove that this model is stationary, ergodic and Ï-weakly dependent. These conditions are much weaker than those presented in the literature that treats this model. Moreover, this result forms the theoretical basis for deriving an asymptotic theory of the underlying (non)parametric estimation, which we present for this model. As an application, from the universal approximation property of neural networks (NN), possibly with deep architectures, we develop a learning theory for the NN-based autoregressive functions of the model, where the strong consistency and asymptotic normality of the considered estimator of the NN weights and biases are guaranteed under weak conditions
Fahrerintentionserkennung zur lichtbasierten Kommunikation mit FuĂgĂ€ngern
Im heutigen StraĂenverkehr ist neben zahlreichen formellen Regeln stets eine informelle Kommunikation zwischen Verkehrsteilnehmern zu beobachten. Besonders FuĂgĂ€nger sind auf die Interaktion mit anderen Verkehrsteilnehmern angewiesen und suchen beim Ăberqueren der StraĂe Blickkontakt zu Autofahrern. Mit der zunehmenden Automation von Fahrzeugen und dem EinfĂŒhren automatisierter Systeme wird diese Kommunikation zukĂŒnftig entfallen.
Um auch automatisierten Fahrsystemen die Möglichkeit zu geben, mit FuĂgĂ€ngern zu kommunizieren, werden unterschiedliche Konzepte zur Fahrzeug-FuĂgĂ€nger-Kommunikation evaluiert. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefĂŒhrte Voruntersuchung mit 35 Teilnehmern und Onlinestudie mit 709 Teilnehmern zeigen, dass Zeichen fĂŒr eine Fahrzeug-FuĂgĂ€nger-Kommunikation hĂ€ufig nicht intuitiv sind und sogar bekannte Symbole nur selten richtig gedeutet werden. In der Voruntersuchung ist lediglich ein Symbol intuitiv verstĂ€ndlich. Dieses Zeichen empfiehlt den FuĂgĂ€ngern anzuhalten und die
StraĂe nicht zu ĂŒberqueren. In der hier durchgefĂŒhrten Onlinestudie werden zwei von neun untersuchten Symbolen intuitiv erkannt. Diese visualisieren die Nachricht âVorfahrt gewĂ€hrenâ, wĂ€hrend Zeichen fĂŒr die Darstellung eines automatisierten Fahrmodus und zur Erkennung eines FuĂgĂ€ngers nur mit vorgegebenen Antworten signifikant verstĂ€ndlich sind. Die Onlinestudie zeigt weiter, dass Farben keine signifikante UnterstĂŒtzung fĂŒr die VerstĂ€ndlichkeit von Symbolen darstellen. Die einzige Ausnahme stellt dabei die bereits erlernte Farbe GrĂŒn fĂŒr die Nachricht âVorfahrt gewĂ€hrenâ dar. Dies verdeutlicht, dass Zeichen zur Fahrzeug-FuĂgĂ€nger-Kommunikation nicht intuitiv interpretiert werden können und deren Bedeutungen erst gelernt werden mĂŒssen.
Eine Möglichkeit, Zeichen fĂŒr eine Fahrzeug-FuĂgĂ€nger-Kommunikation zu erlernen, ist die Symbole bereits im unassistierten Fahrbetrieb anzuzeigen, damit FuĂgĂ€nger die bestehende informelle Kommunikation mit der neuartigen Fahrzeugkommunikation verbinden können. HierfĂŒr ist vor allem das Erkennen der Fahrerintention an FuĂgĂ€ngerĂŒberwegen notwendig, weshalb ein dreistufiger Algorithmus entwickelt wird. Dieser Algorithmus besteht aus einem rekurrenten neuronalen Netzwerk zur PrĂ€diktion von fĂŒnf Signalen, einem Random Forest zur Interpretation dieser und einer Plausibilisierung bzw. Entscheidung, ob das Fahrzeug im PrĂ€diktionshorizont von 2 s anhalten wird. FĂŒr ein durchschnittliches Fahrverhalten können so Richtig-positiv Raten von 94,0 % und Falsch-positiv Raten von 2,8 % erreicht werden. Mit einer zusĂ€tzlichen Personalisierung auf fahrer- bzw. fahrzeugspezifische Merkmale ist eine PrĂ€diktion mit einer Richtig-positiv Rate von 95,6 % und Falsch-positiv Rate von 1,9 % möglich. Das Anpassen des Algorithmus erfolgt dabei mittels Transfer Learning.
Durch Kombination der angepassten Fahrerintentionserkennung und der entwickelten Fahrzeug-FuĂgĂ€nger-Kommunikation können bereits heutige Fahrzeuge automatisiert mit FuĂgĂ€ngern kommunizieren. Dadurch können diese Symbole fĂŒr zukĂŒnftige Fahrsysteme erlernt und somit die Akzeptanz der automatisierten Fahrzeuge gesteigert werden. DarĂŒber hinaus wird die Kommunikation der Fahrer mit anderen Verkehrsteilnehmern unterstĂŒtzt