Metadata, ontologieen en semantiek voor het ontwerp en de verbetering van nieuwe gebruikerservaringen in adaptieve pervasive computing omgevingen.

Adaptieve systemen en pervasive computing veranderen de aanblik van computersystemen en herdefiniëren de manier waarop mensen met de technologie omgaan. Volgens de inzichten van de pioniers is technologie naadloos in het leven van de mensen ingebed en past ze zich aan de eigenschappen, verwachtingen en noden van de gebruikers aan zonder deze gebruiker hierbij af te leiden. Onderzoek naar adaptieve systemen concentreert zich vooral op individuele toepassingen die in staat zijn om hun interface, gedrag, presentatie enz. te veranderen, hierbij meestal rekening houdend metde eigenschappen en de noden van de gebruiker. De visie van pervasive computing beschouwt adaptiviteit als een relatie tussen computing en context, veeleer dan als een één op één relatie tussen gebruiker en toepassing. De bron van de adaptiviteit wordt daarom uitgebreid van degebruikerseigenschappen naar het bredere begrip context. In dit verbandpogen de opkomende context-aware systemen om eigenschappen, vereistene.d.. van de voor computing relevante entiteiten te gebruiken, met de gebruiker als een centrale entiteit. Context is een open concept en verzamelde contextuele informatie is vaak niet perfect. De ontwikkeling en het beheer van grootschalige pervasive en adaptieve systemen en de adaptie-logica is dan ook complex en uitdagend. Verschillende onderzoekers benaderen de problematiek via middleware ondersteuning en ze ontwikkelden methodes voor de behandeling van imperfecties, context modellering, redeneren enz. Het is evenwel vanwege de openheid en de contextuele informatiebijna onmogelijk om voor elk mogelijk scenario adaptatieregels te definiëren of via mining te bepalen. Anderzijds is volledige controle door demachine niet altijd wenselijk, gezien de intellectuele mogelijkheden van de eindgebruikers. Deze kritiek suggereert dat efficiënte benaderingenvoor software ontwikkeling nodig zijn, evenals manieren die eindgebruikers toe laten na te denken over hun eigen situatie. In deze thesis behandelen we deze onderwerpen zowel op het niveau van de individuele toepassing als collectief. Het eerste betreft de ontwikkeling en eindgebruiker-interactie met individuele toepassingen voor adaptieve ervaringen. Het laatste betreft een verzameling van gedistribueerde toepassingen die de eindgebruiker gezamenlijk bedienen. Voor elk niveau leveren we een aantalconceptuele en praktische bijdragen, voornamelijk toegepast op het e-learning domein. Wat het individuele toepassingsgebied betreft gebruiken we een benadering gebaseerd op hoog niveau abstracties, in het bijzonder otologieën, gericht op het faciliteren van ontwikkeling en beheer van adaptive pervasive systems. Ontologieën worden gebruikt voor het verwervenvan domeinkennis en semantiek in de eerste stap. Vervolgens wenden we de resulterende ontologie aan bij het at run-time redeneren over dynamische aanpassingen, observatie van de eindgebruiker, begrijpelijkheid, expressiviteit en controle van de gebruiker. We genereren en hergenereren detoepassingscode automatisch via dezelfde ontologie door Model Driven Development.Op dit niveau is onze bijdrage vooral conceptueel. We herbekijken eerst de belangrijkste begrippen en concepten van pervasive computing en adaptive systems vanuit het perspectief van de eindgebruiker. We herdefiniëren de visie van pervasive computing met een perspectief waarin de gebruiker centraal staat en werken verder op een praktisch geheel vanbestaand werk, op de doorsnede van kennisrepresentatie, logica, en het semantisch web in een uniforme ontwikkelingsstrategie. Op het collectieve niveau concentreren we ons op gepersonaliseerde en pervasive omgevingen vanuit een gebruikersstandpunt, en we onderzoeken hoe hoog niveau abstracties en semantiek, van generische vocabulaire en metadata methodes tot ontologieën, kunnen gebruikt worden voor het creëren van zulke omgevingen zowel als ter verrijking van de ervaring van de eindgebruiker. Onze bijdrage steunt op de conceptuele en praktische benadering die we voordien afleidden. We voorzien de inkapseling van digitale en fysische entiteiten met een digitale aanwezigheid in de vorm van widgets en het creërenvan webgebaseerde gepersonaliseerde omgevingen via widget-gebaseerde mashups voor de gebruikersinterface. Daartoe beschouwen we eerst widgetization van bestaande toepassingen , in bredere zin op het gebied van alomtegenwoordige web navigeren, door het oogsten van semantische in-content annotaties van gebruikersinterfaces. Een ontologiegedreven ontwikkelingsbenadering laat geautomatiseerde annotatie en het genereren van interfaces toe. We introduceren specificaties en mechanismen voor annotatie, extractie en presentatie van ingebedde data. We introduceren een verzameling van heuristieken die domeinkennis gebruiken en ontologie metadata om, met ondersteuning voor het redeneren op basis van de ontologie, gebruikersvriendelijke navigatie te realiseren. Vervolgens introduceren we eenopen gestandaardiseerd widget platform, een raamwerk voor interoperabiliteit en methodes voor manuele en automatische widget orchestratie. We behandelen de uitdagingen van de interoperabiliteit van gegevens en toepassingen door het invoeren van publieke widget interfaces en semantisch web technieken, in het bijzonder ingebedde semantiek en ontologieën. We faciliteren eindgebruiker datamobiliteit bovenop het voorgestelde raamwerk voor interoperabiliteit voor gebruikersgedreven manuele widget orchestratie. We stellen een datamining methode voor om de patronen van de gebruikers te leren van de log files. De methode steunt op workflow mining technieken die de topologie kunnen afleiden en op multi-label classificatietechnieken met een label combinatie benadering om de routing criteria te leren. We benutten de geoogste patronen in een vraaggestuurd automatische widget orchestratie. We vergelijken onze benaderingen en methodes met een brede, interdisciplinaire literatuur. We presenteren prototypes voor elke praktische bijdrage en voeren experimenten met eindgebruikers uit  zowel als bruikbaarheids assesments om de computationele haalbaarheid en de bruikbaarheid van de benaderingen en methodes aan te tonen.

Trefwoorden:Collective intelligence

Disciplines:Andere biologische wetenschappen, Andere natuurwetenschappen, Onderwijskunde

Project type:PhD project